Composition chimique et structurale de la cellule PDF

Composition chimique et structure cellulaire 1 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 2  Composition chimique cellulaire I- Composés inorganiques : Eau, A...

Composition chimique et structure cellulaire 1 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 2  Composition chimique cellulaire I- Composés inorganiques : Eau, Acides et bases 1- L’eau Composé inorganique très important Constitue la majeur partie de la celle vivante (entre 60 à 80%). Milieu où se déroulent pratiquement toute les réactions chimiques. 3  Caractéristiques physico-chimique de l’eau Grande capacité thermique : Grande chaleur de vaporisation : Polarité et qualités de solvant de l’eau : Réactivité de l’eau : Rôle protecteur : 4  2- Les acides ▪ Exemple : HCl (acide chlorydrique) H+ + Cl– Plus il y a de H+ dans la solution, plus le pH de la solution est bas et plus le milieu est acide. 3- Les bases ▪ Exemple : NaOH → Na+ + OH– Plus la concentration de OH- dans la solution est élevée, plus le pH est élevé 5  4- Échelle de pH Mesuré sur une échelle de 0 à 14 Une solution dont le pH est de 7 est considérée comme neutre : la quantité de H+ dans la solution est égale à la quantité de OH- Les solutions dont le pH est compris entre 0 et 6 sont acides. Les solutions dont le pH est compris entre 8 et 14 sont basiques 6 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 7  5- Les sels minéraux Un sel est un composé ionique Ils ne comportent que des liaisons ioniques. Les sels tel le NaCl, le CaCl2 et le KCl sont les plus communs dans l’organisme. Le phosphate de calcium (Ca3(PO4)2) Les sels sous leurs formes ionisées jouent un rôle vital dans le fonctionnement du corps. 8 2- Les composés organiques Ce sont des composés contenant du carbone. glucides, lipides, proteines and acides nucleique s'agit generalement de grosses molecules a- Les glucides (Fig.2-13) Groupe de molécules (les sucres et les amidons). 1 à 2% de la masse cellulaire. Combustible pour la cellule (ATP). Entrent dans la structure cellulaire. On trouve les monosaccharides, les disaccharides et les polysaccharides 9 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 10  b - Les lipides (Fig.2-14) Insolubles dans l’eau mais très solubles dans d’autres lipides et dans les solvants organiques tels l’alcool et l’éther. Ils constituent 18 à 25% de la masse corporelle chez les adultes minces. Les plus communs dans l’organisme sont les glycérides. On trouve, les monoglycérides, les diglycérides et les triglycérides. On trouve aussi d’autres types de lipides comme les phospholipides et les stéroïdes. 11 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 12 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 13 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 14 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 15 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 16  c - Les protéines 12 et 18% du corps humain normal et mince. Entrent dans la structure cellulaire et assurent des fonctions biologiques. Contiennent du carbone, de l'oxygène, de l'hydrogène et de l'azote (C,O,H,N) 1-Fonctions des protéines (fig. 2-20) 17 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 18 2- Composition et organisation structurale des protéines a- Acides aminés Unités constitutives des protéines. Formés de 3 groupements fonctionnels importants liés à un atome central de carbone: Acides aminés sont liés par des liaisons peptidiques formées toujours entre le groupement carboxyl d’un AA et le groupement amine d’un autre acide aminé. 19 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 20 2- Structure des protéines Structure primaire : Succession linéaire des acides aminés. Déterminée génétiquement. Toute modification de la structure ou la succession des AA peut avoir des conséquences graves. Structure secondaire Prend en compte sa conformation donc son architecture tridimensionnelle et les relations spatiales établies entre ses atomes constitutifs. Les structures secondaires les plus courantes sont l’hélice alpha et le ruban plissé en accordéon. La structure secondaire d’une protéine est stabilisée par les liaisons hydrogène. 21 Structure tertiaire Forme tridimensionnelle. Le plissage en accordéon peut rapprocher des acides aminés situés aux extrémités du polypeptide. La structure tertiaire détermine la fonction de chaque protéine et elle est propre à chacune d’elles. Stabilisée par des liaisons S-S (pont disulfure, peu fréquente). 22 Structure quaternaire On parle de structure quaternaire quand les protéines sont formées de deux ou plusieurs chaines polypeptidiques. On retrouve les mêmes liaisons que dans les chaines protéiques à structure tertiaire 23 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 24  d- Les acides nucléiques Tiennent leur nom du fait qu’ils ont été découverts dans les noyaux. Contiennent l'information génétique. L’ADN ou acide désoxyribonucléique (contient l’information génétique hériditaire) et l’ARN ou acide ribonucléique (chemine l’information génétique aux cellules) sont composés de molécules simples comme : - acide phosphorique (PO4H3), pentoses, bases azote Les acides nucléiques sont constitués d’une succession de nucléotides. 25 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 26 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 27  d-2 L’ARN Est une molécule à simple brin, les bases azotée sont : - uracile, adenine, guanine, sytosine - sucre de la molecule est ribose On retrouve 3 types d’ARN: ribosomal transfert message 28  d-3 Adénosine Triphosphate (ATP) Devise énergétique de la cellule. Nucléotide contenant de l’Adénine avec deux groupements phosphate supplémentaires. Une partie de l’énergie produite par la dégradation du glucose est stoquée dans les liaisons des molécules d’ATP. La quantité d’énergie nécessaire à la survie cellulaire est obtenue par hydrolyse de l’ATP en ADP et AMP. 29 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. CHAPITRE 2 LA CHIMIE PREND VIE 30  Structure cellulaire 1. Définition la cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de base du corps humain. Elle est limitée par une membrane semi- perméable et elle est capable d’autoreproduction en l’absence d’autres systèmes vivants. 31 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 32  2. Composition Membrane, cytoplasme, noyau et organites.(Fig.3-2) a- Membrane cellulaire (ou membrane plasmique) C’est une couche de faible épaisseur formant une enveloppe à la périphérie de la cellule. Composée essentiellement de lipides (phospholipides et cholestérol) Elle intervient dans : ▪ La protection ▪ Les échanges de matière et d’énergie. ▪ La communication 33 ▪ La locomotion  b- Cytoplasme Le cytoplasme est la composante la plus volumineuse. On distingue : ▪ le cytosol : Eau (75 a 90%), particules solides et de solutés dissous. Il constitue 55% du volume cellulaire. ▪ Organites: Petites structures fonctionnelles qui ont chacune une forme et un rôle propre. Ils baignent dans le cytoplasme cellulaire. 34  c- Noyau Constituant essentiel de la cellule, il contient le matériel héréditaire (ADN). Délimité par une membrane qui le sépare du cytoplasme. Le noyau fait partie des organites mais due à son rôle particulier on l’a traité séparément. 35  3 – Étude des composantes cellulaires a- Structure de la membrane plasmique (Fig.3-3) a-1. La bicouche lipidique Constitue la structure fondamentale de la membrane plasmique, elle est formée de deux feuillets juxtaposables et composée de trois types de molécules : Les phospholipides : 75% des lipides membranaires Les glycolipides : molécules de lipides liées à des glucides (5%). Le cholestérol : stéroïde lié à un groupement alcool (-OH) (20%) 36 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 37  a-2. Les protéines Sont classées en deux catégories : ▪ Les protéines intrinsèques : Elles sont bien ancrées dans la bicouche lipidique. ▪ Les protéines périphériques : S’associent aux lipides membranaires ou aux protéines intrinsèques d’un côté ou d’un autre de la membrane. 38  a-4. Fonctions des protéines membranaires Le nombre de fonctions d’une membrane est déterminé par ses protéines. © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 39  a-5. Fluidité membranaire Les membrane sont des structures fluides car la plupart des lipides et des protéines se déplacent librement et tournent sur eux même dans leur propre moitié de la bicouche. Les molécules de lipides peuvent changer de place jusqu’à 10 millions de fois/s. Elles peuvent aussi faire le tour de la bicouche en 1 mn. 40  a-6. Perméabilité membranaire La membrane plasmique possède une perméabilité sélective. a-7. Gradients membranaires Maintient de concentrations différentes de certain produit de part au autre du nembrane gradient de concentration Maintient d’une distribution inégale des ions + et - de part a l'autre de la membrane --> gradient electrique ou potentialle de membrane On parle de gradient électrochimique quand les ions sont soumis aux deux gradients. 41  b- Le transport membranaire Les substances traversent la membrane cellulaire selon ces critères. Le transport est assisté + transporter proteique (ou non-assiste) Le transport est passif pas d'energie (ou actif) Transport vésiculaire : endocytose et exocytose 42  b-1. Transport passif (tableau 3-2) Différents types de mécanismes de transport passifs sont utilisés par la cellule. ▪ La diffusion (Fig 3-6). ▪ Osmose Le passage de l’eau se fait soit par diffusion à travers la bicouche lipidique ou en passant par les aquaporines qui sont des protéines transmembranaires servant de canaux spécifiques pour l’eau. 43 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 44  La diffusion à travers la bicouche lipidique : joue un rôle dans l’échange d’O2 entre les cellules et le sang et entre le sang et l’air. Les canaux membranaires : Diffusion facilitée : appelée aussi transport facilité. Le soluté se lie à un transporteur pour passer de part et d’autre de la membrane. Le déplacement se fait selon un gradient de concentration. 45 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 46  On parle d’osmose seulement quand la membrane est perméable à l’eau et ne l’est pas à certains solutés. Notion de tonicité : ▪ solution isotonique ▪ solution hypotonique ▪ solution hypertonique 47 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 48  b-2. Transport actif Nécessite une dépense d’énergie et prend place quand un soluté doit être transporté contre son gradient de concentration. Transport actif primaire : ▪ Utilise l’énergie provenant de l’hydrolyse de l’ATP, pour changer la conformation d’un transporteur protéique qui peut pomper une substance donnée à travers la membrane contre son gradient de concentration. On parle de pompes. exp. Pompe à sodium 49 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 50 Transport actif secondaire : ▪ Utilise l’énergie emmagasinée dans les gradients de concentration des ions sodium ou des ions hydrogène (établi par transport actif primaire) pour entraîner d’autres substances à travers la membrane contre leur gradient de concentration. ✓ De ce fait il utilise indirectement l’énergie produite par hydrolyse de l’ATP. 51  b-3. Transport vésiculaire Exocytose et l’endocytose. Nécessite de l’ATP. Transport de grosses molécules et de liquides de part et d’autre de la cellule. Les substances entrant ou sortant de la cellule par ce type de transport sont enveloppées par une portion de la membrane plasmique. Les parties de la membrane perdues par endocytose sont récupérées pendant l’exocytose. 52 Figure 3.12 Déroulement de l’endocytose par puits tapissés de protéines. Notez les trois destinées possibles pour une vésicule et son contenu, en 5 et en 6. Liquide intersitiel 1 Puits tapissé ingérant une substance Membrane plasmique Revêtement de protéines (habituellement de la Cytoplasme clathrine) 2 Détachement de la vésicule tapissée de protéines 3 Les protéines du revêtement se détachent et sont recyclées par la membrane plasmique. Vésicule de transport Vésicule d’endocytose Endosome non tapissée 4 La vésicule non tapissée fusionne avec une vésicule de 5 La vésicule de tri, appelée endosome. transport contenant les composantes de la membrane regagne la membrane plasmique Lysosome pour être recyclée. 6 La vésicule fusionnée peut (a) se combiner à un lysosome pour que son contenu y soit dégradé ou (b) livrer son contenu jusqu’à la membrane plasmique de l’autre côté de la cellule (transcytose). chj.3- La cellule- © ERPI Tous droits 53 réservés c-Les organites cellulaires - Cytosquelette - Centrosome - Cils et flagelles - Ribosomes - Réticulum endoplasmique lisse / rugueux - Appareil de Golgi - Lysosome - Peroxysome - Mitochondrie 54 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 55 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 56 © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 57  Le réseau membranaire intracellulaire (endomembranaire) ▪ Comprend les organites qui sont entourés d’une membrane ▪ Dirige la circulation des protéines et accomplit des fonctions métaboliques dans la cellule ▪ Il est composé de l’enveloppe nucléaire, du réticulum endoplasmique, de l’appareil de Golgi, des lysosomes, des peroxysomes, de divers types de vacuoles et de la membrane plasmique ▪ Le réseau membranaire accomplit diverses taches dans la cellule, dont : ▪ Les ribosomes Complexe de protéines et d’ARN ribosomique, constitués de sous- unités, une petite et une grande. Synthétisent les protéines et ils peuvent être libre ou liés au réticulum endoplasmique ou à la surface de l’enveloppe nucléaire. Les ribosomes libres synthétisent les protéines qui sont utilisées directement dans le cytosol. Les ribosomes liés synthétisent les protéines qui sont destinées à être insérées dans la membrane ou dans certains organites comme les lysosomes.  Figure 3.17 Mitochondrie. (a) Représentation schématique de la coupe longitudinale d’une mitochondrie. (b) Vue rapprochée d’une crête montrant les enzymes (prolongements). (c) Photographie au microscope électronique d’une mitochondrie (50 000 x). ADN Membrane mitochondrial mitochondrial e externe ressemble à celui Ribosome d’une bactérie ADN La mitochondrie mitochondria l serait une bactérie Membrane qui est rentrée mitochondriale interne dans une cellule Crêtes Matrice plus grosse cellule il y a plusieurs milliers d’années. Enzymes 60  © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. Il comprend un réseau de tubules et de sacs membraneux, appelés citernes. On trouve le RE rugueux (REr) et le RE lisse (REl) Le REl participe à divers processus métaboliques, dont la synthèse des lipides, le métabolisme des glucides, la détoxification des médicaments, des drogues et des poisons ainsi que le stockage des ions calcium Le REr participe à la synthèse des protéines grâce aux ribosomes attachés à sa surface. Il emballe les protéines destinées à la 61 sécrétion dans des vésicules de transports et les envois vers l’appareil de Golgi.  Il est situé près du noyau et est constitué de saccules membraneux empilés comme une pile de pain pitas. C’est le centre de réception, d’entreposage, de triage, d’expédition et dans certaines mesure de fabrication. Les produits destinés à la sécrétion quittent la face trans dans les © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. vésicules de sécrétion qui fusionnent ultérieurement avec la membrane plasmique 62 Les produits issus du RE y sont modifiés, entreposés puis expédiés vers d’autres destinations Figure 3.20 Séquence d’événements allant de la synthèse des protéines sur le RE rugueux à leur distribution finale. Les revêtements de protéines des vésicules de transport ne sont pas illustrés. 1 Les vésicules RE rugueux Membrane du RE Phagosome Membrane contenant des protéines se plasmique Protéines détachent du RE produites dans rugueux et migrent les citernes vers les membranes du Voie C: Lysosomes complexe golgien, contenant des avec lesquelles hydrolases acides elles fusionnent. (enzymes) 2 Dans les compartiments du Vésicule devenant un complexe golgien, lysosome les protéines sont modifiées. Puis les 3 protéines sont emballées dans différents types de Vésicule de vésicules Complexe sécrétion Voie B: Membrane de la golgien vésicule destinée à s’intégrer golgiennes selon leur destination à la membrane plasmique finale Voie A: Contenu d’une vésicule destiné à Sécrétion par l’exocytose exocytose Liquide interstitiel © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs 63 du manuel. Les lysosomes Sacs membraneux remplis d’enzymes hydrolytiques qui digèrent toute sorte de macromolécules Les enzymes fonctionnent à un pH acide de 5 environ. Ceci protège les organites cellulaires en cas de fuite du lysosome ou de détérioration, car © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. le pH du cytosol est alcalin. 64 Néanmoins une fuite excessive peut détruire la cellule.  © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. Cytosquelette Constitué de microfilaments, microtubules, filaments intermédiaires (cellules animales), Il joue un rôle dans l’organisation de la structure et des activités cellulaires. 65 Procure un soutien mécanique à la cellule Aide à la motilité de la cellule et des organites Figure 3.24 Les microtubules et les microfilaments assurent la motilité en interagissant avec des molécules motrices activées par l’ATP. Les diverses molécules motrices, qui sont toutes activées par l’ATP, changent de forme en effectuant des Vésicule mouvements d’aller et retour, comme des jambes microscopiques. À chaque cycle de changement de conformation, la molécule motrice détache son extrémité libre et la fixe Récepteur de la plus loin sur le microtubule ou le molécule motrice microfilament. Molécule motrice (activée par l’ATP) Microtubule du cytosquelette (a) Les molécules motrices peuvent se fixer à des récepteurs situés sur les vésicules ou les organites, leur permettant ainsi de « marcher » le long des microtubules du cytosquelette. Molécule motrice (activée par l’ATP) Élément du cytosquelette (microtubule ou microfilament) (b) Dans certains types de motilité cellulaire, les molécules motrices fixées à un élément du cytosquelette peuvent le faire glisser sur un autre élément, comme dans la contraction musculaire et le mouvement des cils. 66 Figure 3.25 Centrioles. (a) Représentation tridimensionnelle Centrosomes : - sont une d’une paire de centrioles perpendiculaires l’un à l’autre, ce qui région située près du noyau est leur position habituelle dans la cellule. Les centrioles sont situés dans -Contient une matrice le centrosome, une région peu apparente voisine du noyau. (b) Matrice du centrosome d'aspect granuleux et 2 Photographie au microscope électronique montrant la coupe centrioles. transversale d’un centriole (190 000x). Remarquez qu’il est formé Centrioles de neuf triplets de microtubules. Centrioles : - Petits organites de forme cylindrique - Composés de microtubules - Situés perpendiculairement l'un à l'autre - Leur fonction est de diriger le mouvement des chromosomes lors de la Microtubules division cellulaire (guider le mouvement des chromosomes vers l'extrémité de la cellule lors de la division cellulaire) 67  Structure des cils. (MET : microscope électronique à transmission) Les cils et flagelles sont des prolongements cellulaires mobiles. Ils proviennent des centrioles. Cils: plus courts et plus abondants. On peut les trouver dans le tractus respiratoire. Ils aident le déplacement de cellules sexuelles mâles et femelles. Flagelles: plus longs. Ils permettent la propulsion des spermatozoïdes © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. Flagelle et cils sont retenus dans 68 la cellule par un corpuscule basal Figure 3.27 Activité des cils. Phase active Phase de récupération: le cil ou reprend sa position de départ propulsive 1 2 3 4 5 6 7 (a) Phases du battement des cils Couche de mucus Surface de la cellule (b) Onde créée par le mouvement coordonné de nombreux cils qui font circuler du mucus à la surface des cellules 69  Microvillosités: replis de membrane pour augmenter les surfaces apicales de certaines cellules absorbantes. On les trouve en © Pearson ERPI, tous droits réservés. particulier dans le Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. petit intestin où on les appelle : 70 Bordure en brosse  Le noyau contient : le nucléole, l’enveloppe nucléaire et les chromosomes toutes les instructions pour tous les processus nécessaires à la vie. L’enveloppe nucléaire contient des milliers de pores. Les pores régulent le passage de certaines macromolécules et particules Visible seulement entre les périodes de division cellulaire Lieu de synthèse de l’ARN ribosomique (ARNr) selon le code dictée par l’ADN chromosomique et lieu d’assemblage des petites et grandes sous- unités des ribosomes à partir de protéines importées du cytoplasme. 71  Le chromosome Figure 3.30 Chromatine et structure du chromosome. Structure distincte de l’ADN (a) Photographie au microscope électronique des fibres de chromatine 1 Double hélice (125 000x). (b) Emballage de l’ADN dans d’ADN un chromosome. Le niveau de complexité (diamètre: 2 structurale croissante (enroulements) nm) Porte l’information allant de l’hélice d’ADN au chromosome en métaphase est indiqué de la plus petite structure (1 Double hélice d’ADN) à la plus génétique. grosse et complexe (5 Chromosome). Histones 2 Chromatine Contient de l’ADN associée (structure en « perles sur un fil ») et nucléosomes Nucléosome (diamètre: 10 nm; huit protéines histones enveloppées de deux brins de double hélice d’AND) à des protéines (histone) Le complexe ADN/Protéines qui forme les chromosomes porte le nom de chromatine. 6 Chromosome en métaphase (au milieu de Cette dernière est visible au microscope elle apparait la division cellulaire) comme une structure en amas diffus quand la cellule n’est pas en division. 72  Les chromosomes Les chromosomes se présentent sous deux formes différentes à l'intérieur du noyau : Sous forme euchromatine, en forme de filaments dispersés. Ils sont sous cette forme dans les cellules qui ne se divisent pas activement (structure ouverte, les gènes sont facilement accessibles). Sous forme hétérochromatine, sous forme condensées. On les trouve sous cette forme dans les cellules qui se divisent activement. Les Chromosomes sont individuels et visibles et la structure chromosomique est plus épaisse (structure fermée, les gènes ne sont pas accessibles) 73  Les organismes vivants contiennent 2 types de cellules : Les cellules somatiques : ce sont toutes les cellules qui composent le corps (Cellules du foie, cœur, muscles, …etc….) Les cellules sexuelles : les spermatozoïdes et les ovules (on les trouve dans les ovaires et les testicules respectivement) Les humains possèdent 23 paires (2n) de chromosomes dans toutes les cellules somatiques. Dans chaque paire de chromosome, un provient de la mère et l'autre provient du père. 22 des 23 paires sont homologues (autosomiques). 1 des 23 paires sont homologues chez les femelles et non homologues chez les mâles (les chromosomes sexuels). 74  Cycle cellulaire et division Le cycle cellulaire implique la division d'une cellule somatique en deux cellules filles identiques Deux étapes importantes composent ce cycle : 1. Interphase (90 % de l'ensemble, la plus grande partie du temps) : Duplication du contenu de la cellule afin d'en produire suffisamment pour deux cellules (réplication de l'ADN). 2. Phase mitotique (10 % du temps, phase M) comprend la division nucléaire et la Cytocinèse : division cytoplasmique (division des organites en 2 cellules) 75 Figure 3.31 Cycle cellulaire. Au cours de la phase G1, les cellules croissent rapidement et poursuivent leurs activités de routine. La phase S couvre la période de la synthèse de l’ADN. Au cours de la phase G 2, les matériaux nécessaires à la division cellulaire sont synthétisés et la croissance se poursuit. La mitose et la cytocinèse ont lieu durant la phase M (division cellulaire) et produisent deux cellules filles. Il existe d’importants points de contrôle tout au long de l’interphase où la mitose peut être interrompue ; cette figure en indique deux. Point de contrôle G1 (restriction) Interphase S Croissance et réplication de l’ADN G2 G1 Croissance et fin des Croissance M étapes préliminaires à se la division Mito ue M mitotiq Phase Point de contrôle G2 76 Interphase L'interphase se compose de 3 étapes : G 1 , S et G 2 Pendant l'interphase, les chromosomes sont présents sous forme de chromatine Les activités normales de la cellule se déroulent Les gènes sont activement transcrits en ARNm pour former des protéines qui serviront à la synthèse des organites. La phase G1 : dure de 8 à 10 heures, c’est une période de croissance et de métabolisme intenses. Phase S (s pour synthèse) : dure de 6 à 8 heures, au cours de cette phase, l'ADN est répliqué en faisant des copies identiques de chaque chromosome. La phase G2 : dure de 4 à 6 heures, c'est la phase finale de l'interphase avant que les cellules ne commencent la mitose. C’est aussi une période de croissance et de métabolisme. 77  Mitose La mitose est l'étape de la division cellulaire. Elle dure une heure. Elle comporte quatre phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase. La cytocinèse est l’étape de la division du contenu cytoplasmique. Elle se produit en même temps que la télophase. La mitose joue un rôle dans la croissance et la réparation des tissus et elle aboutit à la production de deux cellules filles somatiques génétiquement identiques. 78  Mitose 1- Prophase : La chromatine se condense et devient visible et la membrane nucléaire disparaît. Les nucléoles disparaissent et les centrosomes se déplacent vers les pôles opposés de la cellule. Le fuseau achromatique se forme au niveau du centromère. Des protéines appelée, kinétochore se fixent aux microtubules du fuseau achromatique. Le fuseau achromatique déplace les chromosomes vers l'équateur de la cellule. 2- Métaphase : Chaque chromosome composé de 2 chromatides sœurs s'aligne à l'équateur de la cellule (plaque métaphasique). 79  Mitose 3. Anaphase Les chromatides sœurs se séparent les unes des autres et ainsi 46 chromatides sœurs migrent vers chaque pôle On assiste au début de la cytocinèse 4. Télophase Le fuseau mitotique se désassemble - Les chromosomes se déroulent et forment à nouveau de la chromatine. Apparition des nucléoles et de la membrane nucléaire réapparaissent. La cytocinèse est terminée. 80 Figure 3.33 La mitose est le processus de division nucléaire menant à la répartition des chromosomes entre deux noyaux filles. Avec la cytocinèse, elle produit deux cellules filles identiques. Interphase Début de la prophase Fin de la prophase Métaphase Anaphase Télophase Cytocinèse Centrosomes Fuseau Pôle du fuseauMicrotubules polaires Nucléole en Anneau (possédant Membrane Fragments de Enveloppe formation contractile au plasmique milotique l’enveloppe niveau du sillon chacun deux naissant Fuseau nucléaire en centrioles) nucléaire formation annulaire Aster mitotique Nucléole Chromatine Chromosome Centromère Kinétochore Microtubule Enveloppe composé de deux du Chromosomes nucléaire chromatides sœurs Plaque équatoriale kinétochore fils 81 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. 82 © Pearson ERPI, tous droits réservés. 83 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel.  La méiose La méiose se fait en 2 étapes La méiose I : sépare les paires homologues (mêmes gènes dans le même ordre sur le même brin). La méiose II : Les chromatides sœurs se séparent, les paires homologues de la méiose I se séparent. Réduit la cellule de diploïde (2n) à haploïde (n) Comprend la prophase I, métaphase I, anaphase I, télophase I, cytocinèse, précédé par l'interphase. 84  La méiose Le résultat final de la méiose est la production de 4 gamètes haploïdes (23 chromosomes chacune) Comprend : prophase II, métaphase II, anaphase II, télophase II, cytokinèse. Elle se produit immédiatement après la méiose I. 85  Méiose 1 Prophase I : Phase la plus complexe de toute la méiose. Les paires de chromosomes homologues s'apparient côte à côte (synapsis) Permet la séparation en deux cellules filles différentes. Une chromatide sœur d'un membre de la paire homologue échange du matériel génétique avec une chromatide sœur de l'autre membre de la paire homologue. On parle de crossing over. Métaphase I : Les tétrades s'alignent sur la plaque métaphasique. - Les chromatides sœurs restent attachées au centromère. - Les microtubules sont attachés au kinétochore. 86  Méiose 1 Anaphase I : Les paires homologues se séparent l'une de l'autre. Chaque paire se déplace vers les pôles opposés de la cellule. Télophase I (partielle) : Les chromosomes arrivent aux pôles de la cellule. Chaque pôle de la cellule possède désormais un ensemble de chromosomes haploïdes. 87  Méiose 1 Cytocinèse I : Chevauche la télophase I. Forme deux cellules filles haploïdes avec deux chromatides sœurs par chromosome. L'interphase peut ou non se produire entre la méiose I et la méiose II, mais les chromosomes ne se dupliqueront JAMAIS. 88  La méiose II Les étapes de la méiose II sont identiques à celles de la mitose. La différence est que la mitose se produit dans une cellule diploïde et que la méiose II se produit dans une cellule haploïde. La méiose II aboutit à la séparation des chromatides sœurs les unes des autres. Chacune de ces cellules haploïdes (4 au total lorsque chacune des deux cellules filles issues de la méiose I achève la méiose II) sont des gamètes. Soit un spermatozoïde, soit un ovule. Chaque pôle de la cellule possède désormais un ensemble de chromosomes haploïdes. 89 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. 90 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. 91 © Pearson ERPI, tous droits réservés. Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. 92  (Les cellules ne sont pas toutes illustrées à la même échelle.) Les différents types de cellules © Pearson ERPI, tous droits réservés. CHAPITRE 3 Reproduction sur support papier autorisée aux utilisateurs du manuel. LA CELLULE: UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 93  Les différents types de tissus ▪ Le tissu est un ensemble de cellules spécialisées et adaptées à une même fonction. LES TISSUS EPITHELIAUX LES TISSUS CONJONCTIFS LES TISSUS MUSCULAIRES LE TISSUS NERVEUX 94