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 La structure de la cellule Grâce aux progrès des microscopes, on comprend beaucoup mieux la structures et la fonction des cellules. En 1665, Robert Hooke a vu une séries de « pores » qu’il a appelé des cellules Robert Hooke  La théorie cellulaire 1. Tous les organismes viv...

 La structure de la cellule Grâce aux progrès des microscopes, on comprend beaucoup mieux la structures et la fonction des cellules. En 1665, Robert Hooke a vu une séries de « pores » qu’il a appelé des cellules Robert Hooke  La théorie cellulaire 1. Tous les organismes vivants comprennent au moins une cellule 2. La cellule est l’unité organisationnelle de base de la vie 3. Toutes les cellules proviennent d’autres cellules vivantes  On distingue 2 types de cellules Les cellules eucaryotes : elles possèdent un noyau et le matériel génétique est délimité par une structure membranaire. Exemple : l’homme, la levure Les cellules procaryotes : elles ont leur propre matériel génétique libre dans la cellule et sont dépourvues de noyau. Exemple : Escherichia coli Structure de la membrane plasmique La membrane plasmique ou cellulaire est composée de phospholipides, de protéines et de molécules de cholestérol. Les phospholipides sont amphiphiles. Chaque élément lipidique possède un pôle hydrophile (qui aime l’eau, tourné vers l’extérieur) et un pôle hydrophobe (qui n’aime pas l’eau, tourné vers l’intérieur) se faisant face dans la bicouche lipidique. Bien que la structure de base de la membrane plasmique (et de toute membrane biologique) soit déterminée par la double couche lipidique, la plupart des fonctions spécifiques sont portées par les protéines. On distingue différentes formes d'associations protéiques à la membrane : Les protéines transmembranaires ; Les protéines membranaires intrinsèques ; Les protéines membranaires périphériques Fonctions de la membrane plasmique: Protection de la cellule du milieu extérieur ; Entoure les cellules, formant des compartiments fermés en séparant les unes des autres les cellules et permettant ainsi leur individualité ; Échanges entre la cellule et le milieu extérieur soit par diffusion passive des molécules (pas besoin de transporteurs protéiques ni d’énergie) soit par transport actif (nécessité d’un transporteur protéique et d’énergie). Elle contrôle ainsi l’entrée des substances nutritives et le rejet des déchets ; Reconnaissance de certains produits auxquels elle va réagir par le biais de récepteurs présents dans la membrane. Elle est donc une sorte de capteur de signaux externes permettant à la cellule de se modifier en réponse aux modifications de l’environnement ; Identification de la cellule par la présence de cellules spécifiques telles que les protéines du système HLA, des groupes sanguins et rhésus.  Les transports membranaires La membrane plasmique de par le caractère hydrophobe de la couche lipidique ne permet pas le passage de molécules polaires, cependant le fait que les cellules doivent régler les concentrations ioniques intracellulaires montre que la membrane est cependant perméable. Il existe 2 modes de transport transmembranaire : les molécules peuvent traverser la double couche par un mouvement spontané vers l’équilibre sans apport d’énergie, dans le sens du gradient de concentration on parle dans ce cas de transport passif.  Le transport passif Il peut se faire sous forme de diffusion ou d'osmose. La diffusion est le mouvement des molécules d’une zone où elles sont en concentration élevée vers une zone où elle est en faible concentration, elle suppose donc un gradient de concentration. - La diffusion simple Ce type de passage n'est possible que si la molécule est « soluble » dans la membrane phospholipidique, c'est-à-dire qu'elle peut traverser directement la bicouche de phospholipides. - La diffusion facilitée Comme la diffusion libre, la différence de concentration est le moteur du transport. Cependant, la molécule ne traverse pas directement la membrane, elle doit utiliser une protéine transmembranaire de transport : Les protéines de canal (canaux ioniques) : elles ne doivent pas changer de forme pour permettre le passage.  L’osmose L’osmose est le processus de la diffusion appliquée à l’eau. Les molécules d’eau se déplacent pour diluer le milieu le plus concentré jusqu’à ce qu’il y ait éventuellement équilibre des concentrations. Ce mécanisme est à la base de l’équilibre hydro-électrolytique. Exemple : les hématies.  Le transport actif Un transport actif exige de l’énergie et l’intervention de protéines. Le transport actif est un processus nécessitant de l’énergie fournie par hydrolyse de l’ATP pour rendre la structure transporteuse capable de fonctionner contre un gradient de concentration, en l’absence de gradient de concentration et quand la substance est incapable de diffuser à travers la membrane plasmique. Les acides aminés, le glucose (pour pénétrer dans la cellule) et les électrolytes comme le sodium et le potassium sont des substances nécessitant un transport actif.  - La pompe Na+/K+/ATPase La concentration des ions sodium est supérieure à la concentration du sodium à l’intérieur, ils devraient donc entrer dans la cellule ; Le sodium entre Mais, il est expulsé vers l’extérieur par la pompe qui fonctionne grâce à l’énergie qui provient du métabolisme ; Pour les ions potassium c’est l’inverse, c’est-à-dire qu’il est refoulé vers l’intérieur de la cellule. - La pompe Ca++/ATPase Même principe que la pompe sodium. Elle existe au niveau de la membrane plasmique et du réticulum endoplasmique ; Le Ca++ sort du cytoplasme vers le milieu extérieur. Il entre dans le réticulum endoplasmique. - La pompe H+/K+/ATPase Les ions K+ entrent et les ions H+ sortent ; Cette pompe existe dans les cellules sécrétrices de l’estomac, dans les cellules de l’épithélium rénal.  Les autres types d’échanges L’endocytose L’endocytose se produit par invagination de la membrane plasmique. En s’invaginant elle capture des éléments pour former des vacuoles que l’on retrouve à l’intérieur de la cellule. Elle est de 2 types : La phagocytose correspond à la capture de particules solides plus ou moins grosses. Exemple : cellules sanguines, cellules intervenant dans la défense immunitaire. La pinocytose correspond à la capture de petites quantités de liquide extra cellulaire.  L’exocytose L’exocytose permet aux substances intracellulaires d’être déversées dans le milieu extra cellulaire. Les produits à rejeter sont emprisonnés dans des vacuoles puis déversés hors de la cellule. Il y a alors fusion de la membrane de la vacuole avec la membrane plasmique. Exemple : libération d’hormones, de neurotransmetteurs.  Le cytoplasme Le milieu intracellulaire se compose d'un liquide appelé hyaloplasme ou cytosol, laquelle matrice contient des organites. Le cytosol Le cytosol est constitué en moyenne de 85 % d'eau, mais, il cependant plus visqueux. Les organites - Les organites non entourés d'une membrane: le cytosquelette, les ribosomes, le centrosome - Les organites entourés d'une membrane: réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes mitochondries, noyau  Noyau Il est limité par l'enveloppe nucléaire et contient : la chromatine qui est constituée d'ADN (support génétique de la cellule) ; le nucléole qui est constitué d'ARN qui associé à des protéines donnera naissance aux ribosomes. Le nucléoplasme est le liquide dans lequel baignent les éléments contenus dans le noyau. membrane nucléaire contient des pores permettant les échanges nucléo-cytoplasmiques dans les 2 sens. Il a 2 fonctions principales : contrôler les réactions chimiques du cytoplasme ; stocker les informations nécessaires à la division cellulaire.  Mitochondries Ce sont des organites en forme de haricot de très petite taille, ressemblant à de petits bâtonnets et possédant une double membrane intracellulaire. La membrane interne forme des replis appelés " crêtes ", qui s'imbriquent dans une substance appelée " matrice ". Au niveau de la membrane interne et dans la matrice, on trouve de nombreuses enzymes responsables de la dégradation des nutriments sous forme simple, tel le glucose. Ces dégradations se déroulent en présence d'oxygène et portent le nom de "respiration cellulaire ".  Elles permettent aux mitochondries de former de l' ATP, source d'énergie de la cellule. Le nombre de mitochondries d'une cellule dépend de l'intensité de son activité : une cellule musculaire, par exemple, en possède beaucoup. L'ATP est utilisé pour l'ensemble des activités de synthèse de la cellule ainsi que pour le transport actif. Les mitochondries possèdent leur propre matériel génétique, qu'on appelle " ADN mitochondrial ". Elles peuvent synthétiser environ 10 % de leurs propres protéines grâce à la dizaine de gènes de leur ADN. Les autres protéines mitochondriales proviennent du travail de synthèse exécuté par les ribosomes.  Réticulum endoplasmique Les réticulums endoplasmiques (RE) sont des organites avec une double membrane intracellulaire et ressemblent à un amas de replis formant des cavités appelées « citernes ». Ils sont en continuité avec la membrane du noyau. Le réticulum endoplasmique granuleux(REG) ou réticulum endoplasmique rugueux (RER) a sa surface recouverte de ribosomes qui assemblent les acides aminés en protéines suivant l'information venue du noyau. Le réticulum endoplasmique lisse (REL) n'en porte pas. Il intervient dans la synthèse de lipides (phospholipides, acides gras...), détoxification des cellules (transformation de molécules toxiques en molécules atoxiques) et le stockage du calcium.  Appareil de Golgi Il est formé de sacs aplatis les uns sur les autres. Son rôle est de stocker les protéines issues du réticulum endoplasmique rugueux, d'achever leur maturation et de les sécréter. Il participe au processus de sécrétion. Les protéines à sécréter sont concentrées dans des vésicules issues des extrémités de l'appareil de Golgi. Ces vésicules sont déversées dans le milieu extracellulaire par exocytose.  Lysosomes Ce sont des vésicules contenant des enzymes hydrolytiques qui proviennent du RE ou de l'appareil de Golgi. Ces enzymes servent à digérer les macromolécules inutilisables telles que les organites détruits ou abimés, les substances toxiques... C'est la digestion cellulaire.  Grande sous-unité Grande sous-unité Petite sous-unité Petite sous-unité  Les ribosomes Ce sont des sphères qui peuvent être libres ou associées au RE et participent à la synthèse protéique à partir d'ARN (traduction). Leur fonction est de synthétiser les molécules de protéines à partir des acides aminés. Ils utilisent les ordres donnés par le noyau.  Le cytosquelette Ce réseau fibreux, de nature protéique, constitue à la fois un squelette et une musculature pour les cellules. Il sert à maintenir la forme de la cellule et il intervient également dans les mouvements internes, les déplacements, ainsi qu'au cours de la division cellulaire.  Le centrosome Le centrosome est constitué de deux centrioles. Ce sont des éléments tubulaires intervenant dans la division cellulaire. Le centriole est une structure cellulaire intracytoplasmique constituée de 9 triplets de 3 tubules. Chaque cellule contient 2 centrioles (perpendiculaire et ne se touchant pas) et l'ensemble forme le centrosome qui est toujours à proximité du noyau. Leur fonction est de diriger tels des aimants le sens de la division cellulaire.