Chapitre 2 : Niveau cellulaire d'organisation du vivant PDF

Chapitre 2 : Niveau cellulaire d’organisation du vivant La cellule est l’unité fonctionnelle et structure du vivant. C’est l’unité minimale du vivant. Elle est constituée de 3...

Chapitre 2 : Niveau cellulaire d’organisation du vivant La cellule est l’unité fonctionnelle et structure du vivant. C’est l’unité minimale du vivant. Elle est constituée de 3 grands éléments : La membrane plasmique Le cytoplasme Le noyau Ces trois éléments possèdent tous de la membrane biologique (membrane plasmique). La plupart des organitescontenus dans le cytoplasme sont limités par une membrane plasmique. CeNe dernière peut s’échanger d’un compar9ment à l’autre 1. MENBRANE PLASMIQUE 1.1. structure moléculaire La membrane plasmique sépare la matrice extra-cellulaire (MEC, remplie de liquide inters99el) et le milieu intra-cellulaire (MIC, rempli de cytoplasme) grâce à une bicouche phospholipidique Les composants de la MP (membrane plasmique). Il y a des molécules présent dans la membrane plasmique qui appar9ennent à trois grandes familles : - lipide - protéine - glucide Structure jaune = cholestérol. Les lipides On retrouve deux sortes de graisse : les phospholipides (présents en grande quantité) et le cholestérol. Les protéines Elles baignent dans les phospholipides (PL), intégrées dans la membrane. Les glucides Les sucres s’accrochent à des lipides ( glycolipides) ou à des protéines ( glycoprotéines) du côté extérieur de la cellule. Tout ce sucre forme le glycocalyx, une sorte de petit manteauchevelu autour de la cellule. Elle va avoir pour conséquence de s’adapter à certaines fonctions. 1.2. FONCTIONS Soutien et intégrité La cellule n’est pas abimée, c’est l’intégrité de l’unité structurale et fonctionnelle du vivant. Rôle d’assumé principalement par les lipides. è Phospholipide = souplesse è Le cholestérol va donner de la rigidité Il faut une certaine répartition, adapter à l’assurance du soutien de la cellule. Pas trop souple, ni trop rigide (sinon elle va casser) = la fluidité Cela permet d’avoir une adaptation au mouvement, aux échanges du système cytomembranaires. ICSI : intra Cytoplasmic Sperm Injection (une des techniques de fécondation) Ovocyte de la femme Communication avec le milieu extérieur Les protéines, plus particulièrement les récepteurs membranaires vont assurer une communication avec le MEC. Ces protéines vont recevoir une molécule signal qui va générer une cascade de signalisation dans le MIC. Le ligand va venir se fixer au récepteur dans le LIC (liquide intra cellulaire) Communica9on cellulaire = messages moléculaires. Échanges avec le milieu intérieur Il y a des échanges entre solvant et soluté en permanence entre le MIC et le MEC. Assurer par la double couche de lipide, mais également par des protéines transmembranaires (non-récepteur) elle joue le rôle de canal. Ces échanges consistent aux passages de molécules entre le liquide extra cellulaire et le liquide intra cellulaire. A. Transport passif Un passage ou la substance suit son gradient électro-chimique, sans dépenser d’énergie. Les molécules passent d’un côté à l’autre de la membrane sans utiliser d’énergie, de manière naturelle, en suivant le gradient électrochimique. Le soluté diffuse dans un solvant de la zone la plus concentrée vers la zone la moins concentrée, jusqu’à l’équilibre. Gradient = différent niveau Électro = physique électrique : différence de charge + et -. Chimique = il y a des différences de niveau, de concentration. Au niveau de la cellule : LEC/LIC/ MP Solutés différents, solutés avec des charges différentes. Lois de la physique : Des charges de signes contraire s’attirent. Lois de la chimie : Le soluté se déplace d’un milieu le plus concentré en soluté vers un milieu le moins concentré en soluté = la diffusion.  Solvant H2O Grenadine c’est le solutés Puis il y a une diEusion La diEusion est un phénomène chimique naturel sans dépense d’énergie. Quand il y a équilibre, il n’y a plus de mouvement. Voici des exemples de molécules soumises à des transports passifs : A travers la bicouche Canaux ioniques membranaires O2, CO2 et H2O Na+ (LEC vers LIC), K+ (LEC vers LIC), Cl-, Ca+2 Substances liposolubles (acides gras, H2O (via aquaporins) Osmose stéroïdes, vitamines ADEK, alcools simples) Glucose Remarque : l’eau a deux moyens de passer dans la MP = le passage à travers la bicouche et grâce aux canaux ioniques. Exemple : le sodium -> l’ion le plus abondant dans le LEC charger +. L’intérieur de la cellule est chargé – et l’extérieur +. Cette répartition des charges est quelque chose. Qu’on a observé. Au repos, il y a une différence de charge de part et d’autre de la membranes = différence de potentiel membranaire. (-70 mV si on est au repos). Cette différence de potentiel signifie qu’il y a une possibilité de mouvement. Si on regarde le gradient du sodium, il est chargé +, cela veut dire qu’il y a un gradient él le poussant vers l’intérieur de la cellule. Si il est plus concentré à l’extérieur que à l’intérieur = cela veut dire que le sodium va aller de l’extra cellulaire vers l’intra cellulaire (du bas vers le haut). Le gradient chimique pousse vers l’intérieur. La molécule va du milieu du plus concentré au moins concentré. Ici le mouvement est appelé OSMOSE ( quand on parle d’un Soluté qui subit la diffusion, le solvant subit l’osmose) L’osmose, c’est le déplacement d’un solvant à travers la membrane (barrière sélective) pour les solutés. La MP est sélective pour certains solutés. (Laisse passer que certain soluté). Pression osmotique, c’est-à-dire la pression quipousse l’eau du milieu le moins concentré en soluté vers le milieu le plus concentré en soluté. En conditions normales, Pression osmotique cytosol = Pression osmotique LIC Membrane = sélective pour certains solutés. Elle ne laisse pas passer tout. Le solvant va se déplacer vers le milieu le moins concentré en soluté vers le milieu le plus concentré en soluté, jusqu’à un équilibre des concentrations. Le soluté et le solvant subisse des mouvements inverse jusqu’à l’équilibre des concentrations. Dans le cadre de ce chapitre, la membrane sélective pour les solutés c’est la membrane plasmique. Et de part et d’autre de la membrane plasmique il y a d’un côté le LIC et de l’autre coté le LEC. Exemple de mouvement osmotique : L’implication de l’osmose dans le milieu médicale, lorsque l’on va faire une perfusion. Perfusion = on injecte un liquide dans les veines. On cherche une veine visible, accès facile au niveau veineux. Dans les veines, nous trouvons du sang, ou il y a des liquides (plasma) et cellules (globule rouge et blanc et des plaquettes). Le liquide va se placer dans le plasma. (Liquide dans le sang). Les globules rouges sont majoritaires dans le sang. (Système cardio-vasculaire). Quel liquide pouvons-nous mettre en perfusion ? - Solution isotonique = même pouvoir osmotique que le liquide extra cellulaire classique. - Pression osmotique = capacité de pousser l’eau depuis le milieu le moins concentré vers le milieu le plus soluté - Solution hypotonique = concentration en soluté induisant des mouvements d’eau est plus basse que dans la solution classique.  - Solution hypertonique = soluté induisant des mouvements d’eau plus élevé que dans la solution isotonique Quand on fait des intraveineuses, l’idéal est de donner une solution dont la pression Osmotique du LEC est la même que celle du LIC. Le sérum physiologique (0,9 g de NaCl pour 100 mL d’eau) est une solution isotonique. Une perfusion de mannitol est une solution hypertonique. Déplacement de l’eau depuis le milieu le moins concentré en soluté appelant l’eau vers le milieu le plus concentré en soluté appelant l’eau (LEC). B. Transport actif C’est un transport de substance à travers la membrane plasmique nécessitant une dépense énergé9que (ATP) et de la cellule. La substance est soumise à un mouvement contre son gradient électro-chimique. ATP = adénosine Triphosphate ATP -> ADP + P + Energie (transport cellulaire membranaire se définit comme acLf) Transporteurs membranaires protéiques : les pompes Pompes Na/K + ATPase Pompes = objet utilisant de l’énergie. Ça nécessite de l’énergie car c’est un mouvement inverse à la nature. (Symporteur Na+/Glucose) Le transport actif primaire est le processus au cours duquel des ions traversent les membranes cellulaires contre un gradient électrochimique à l’aide de l’énergie fournie directement par l’ATP. Le fonctionnement de la pompe à sodium et à potassium est un exemple important du transport actif primaire  Endocytose Mouvement d’internalisation de la MP nécessitant de l’énergie, créant une vésicule contenant une substance en provenance de l’extérieur. Phagocytose La cellule englobe une grosse particule en formant des pseudopodes qui l’entourent d’un sac membraneux appelé phagosome. Ce dernier se combine avec un lysosome. Le contenu non digéré reste dans la vésicule (corps résiduel) ou en est éjecté par exocytose. La vésicule peut être recouverte ou non de protéines, mais elle comporte des récepteurs qui sont capables de se lier à des micro-organismes ou à desparticules solides. Exocytose La MP va s’orienter vers l’extérieur de la cellule par une invagination de lamembrane vers l’extérieur. Identité de la cellule Elle est assurée principalement par le glycocalyx. 2. LE CYTOPLASME 2.1. LE CYTOSOL Le cytosol représente le liquide intra-cellulaire. Il est composé de : 75% d’eau Des solutés Il s’agit en fait d’un amas de substances contenant des réserves énergéLques (lipides,glycogène,...) C’est le lieu des réactions biochimiques.  2.2. ORGANITES NON MEMBRANEUX CytosqueleNe (filaments, microtubules) : le sou9en et le mouvement de notre cellule. Ribosomes libres : structures qui ont leur rôle dans la fabrication de nos protéines. Ils utilisent notre matériel génétique, l’ADN. RIBOSOMES LIBRES Protéine faite par le matériel génétique ( MG = livre de recette des protéines) Ribosome = usine à protéine (variabilité +++ de la structure et de la fonction) Structure constituée de protéines + acide ribonucléique de type ribosomial (ARNr) Rôle : - Fabrication de protéines - Lis l’ARNm Transcription : photocopie imparfaite de l’ADN ( = du livre de recette) Traduction : produire une protéine grâce à la 2.3. ORGANITE MEMBRANEUX « recette photocopié » Le réticulum endoplasmique (REL et RER) Il a son rôle dans la synthèse des protéines (Grâce à la présence des ribosomes sur la paroi du RER) mais aussi à la synthèse des lipides grâce au REL. Appareil de Golgi Les protéines en provenance du RER vont être maturées dans cet organite. Il va pouvoir sécréter les protéines par exocytose. Lysosome Poubelle de la cellule, c’est un organite qui va détruire les déchets. Mitochondrie Centrale énergétique de la cellule. 3. LE NOYAU 3.1. STRUCTURE DU NOYAU Le noyau de la cellule possède une double membrane biologique. Au centre, on retrouve le nucléole qui contient l’information génétique. On retrouve également de la chromatine dans ce noyau. Quand cette chromatine est enroulée, on a des chromosomes. 3.2. FONCTIONS DU NOYAU Détermine la structure de la cellule et ses fonctions vitales Le noyau est le chef d’orchestre de la cellule. C’est dans le noyau qu’à lieu la synthèse des protéines et ce sont les protéines qui déterminent la structure des cellules et donc leurs fonc9ons vitales, notamment la reproduc9on par la mitose ou la méiose. Mitose Au moment de la mitose, les 46 chromosomes sont fixés (23 paires de chromosomes). Parmi ces 23 paires, on retrouve 22 paires d’autosomes (même gène) et une paire d’hétérosome (chromosomes sexuels). Méiose Synthèse des ribosomes dans le nucléole Les ribosomes sont synthétisés dans le nucléole.