Chapitre 6 - Exploration de la cellule - Biologie cellulaire - Automne 2024 PDF

Chapitre 6 Exploration de la cellule Biologie cellulaire Automne 2024 - Jessica Pham Plan de cours 6.1 Les biologistes étudient les cellules à l’aide de microscopes et de diverses techniques biochimiques 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire...

Chapitre 6 Exploration de la cellule Biologie cellulaire Automne 2024 - Jessica Pham Plan de cours 6.1 Les biologistes étudient les cellules à l’aide de microscopes et de diverses techniques biochimiques 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire contribue au fonctionnement biochimique 6.3 Le noyau de la cellule eucaryote renferme les instructions génétiques que les ribosomes utilisent pour fabriquer les protéines 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre 6.6 Le cytosquelette est un réseau de fibres qui organise les structures et les activités de la cellule 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule 6.8 Le tout que forme la cellule est supérieur à la somme de ses parties Intro Les unités fondamentales de la vie De nouvelles propriétés émergent à chaque niveau de la hiérarchie de l’organisation biologique. Molécules → Organites → Cellules → Tissus → Organes et systèmes → Organismes → Populations → Communautés biologiques → Écosystèmes → Biosphère Organismes unicellulaires = une seule cellule Organismes multicellulaires = composés de plusieurs cellules → Même si ces cellules spécialisées sont incapables de survivre par elles-mêmes, elles sont quand même les unités fondamentales à la base de la structure et du fonctionnement d’un organisme vivant. Même si elles peuvent être extrêmement variées, toutes les cellules ont certaines particularités en commun. Version interactive http://htwins.net/scale2/ 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire contribue au fonctionnement biochimique Cellules procaryotes et cellules eucaryotes : ressemblances et différences Nucléoïde : PAS un vrai noyau; il s’agit simplement de la zone où s’agglomère l’ADN. Nucléoïde (nucleus = « noyau » en latin et -oïde = ressemblant à ») Présents aussi chez les eucaryotes Présente aussi chez les eucaryotes Membrane plasmique = membrane cellulaire Présente aussi chez certains eucaryotes Ex. végétaux -eu = vrai et -karyon = noyau (en grec) Présent aussi chez les eucaryotes Cytosol  cytoplasme -pro = avant et -karyon = noyau (en grec) Procaryotes : cytoplasme = tout l’intérieur de la cellule cytoplasme = Eucaryote : cytoplasme = tout l’intérieur de la Cytosol : substance semi-liquide semblable à de la gelée cellule, excluant le noyau (région entre le noyau et la membrane plasmique) 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire contribue au fonctionnement biochimique Cellules procaryotes et cellules eucaryotes : ressemblances et différences Barrière sélective gère le passage d’O2, de nutriments et des déchets pour toute la cellule le rapport surface/volume dicte si l’aire (surface) de la membrane suffit pour le volume de la cellule → plus une cellule est petite, plus son rapport surface/volume est grand Taille des cellules La taille est liée à la fonction : la cellule ne doit être ni trop petite ni trop grande. Taille « habituelle » des cellules : Procaryotes (bactéries) : 1 à 5 μm Eucaryotes : 10 à 100 μm Taille minimale : limitée par le matériel contenu - assez d’A DN et de machinerie cellulaire pour se maintenir et se reproduire. De 0,1 à 1 μm : les plus petites cellules connues (mycoplasmes, un type de bactéries) Taille maximale : limitée par le rapport surface/volume Cas extrêmes : - jeune d’œuf d’autruche (1,5 kg) - neurone de calmar géant : 12 m 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire contribue au fonctionnement biochimique Une vue d’ensemble de la cellule eucaryote La cellule eucaryote possède un réseau complexe de membranes internes (prolongement de la membrane plasmique) formant les organites membraneux. Ces membranes délimitent les compartiments de la cellule. Compartiments : microenvironnements liés à fonctions spécialisées, permettant à des processus incompatibles de se dérouler simultanément dans la cellule. Dans ce schéma, il y a deux compartiments : Turquoise = continuum de l’extérieur de la cellule Orange = cytosol / « vrai » intérieur de la cellule 6.2 Chez les eucaryotes, la compartimentation de l’espace cellulaire contribue au fonctionnement biochimique Une vue d’ensemble de la cellule eucaryote 6.3 Le noyau de la cellule eucaryote renferme les instructions génétiques que les ribosomes utilisent pour fabriquer les protéines Le noyau : porteur de l’information génétique de la cellule Noyau, chromatine, nucléole : de 1:35 à 2:50 Deux états possibles de l’ADN : Chromatine = ADN partiellement déplié Chromosome = ADN hyper compacté 6.3 Le noyau de la cellule eucaryote renferme les instructions génétiques que les ribosomes utilisent pour fabriquer les protéines Les ribosomes : des usines de protéines Ribosome libre (protéine intracellulaire) : de 4:28 à 5:04 Ribosome lié au RE (protéine extracellulaire) : de 5:05 à 5:21 Ribosome lié au RE (protéine membranaire) : de 5:21 à 5:30 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques Le réticulum endoplasmique (RE) : une usine biosynthétique Ribosomes Le réticulum endoplasmique (RE) : labyrinthe membraneux dont le contenu est séparé du cytosol L’intérieur des RE communique avec l’espace situé entre les deux membranes de l’enveloppe nucléaire. Fonctions du REL / RER : de 4:42 à 5:35 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques Le complexe golgien : un centre d’expédition et de réception Golgi + transport de vésicules à la membrane : 5:52 à 6:33 Fonctions du Golgi : 8:58 à 9:34 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques Les lysosomes : des compartiments destinés à la digestion Fonctions des lysosomes : 15:50 à 16:17 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques Le réseau intracellulaire de membranes : révision 6.4 Le réseau de membranes intracellulaires dirige la circulation des protéines et remplit des fonctions métaboliques Les vacuoles : divers compartiments d’entretien Exemple : vacuole de lipides dans les adipocytes (cellules adipeuses) 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre Les origines évolutionnaires des mitochondries et des chloroplastes 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre Les mitochondries : des convertisseurs d’énergie chimique Les mitochondries sont en charge de la respiration cellulaire. Production d’ATP (énergie chimique) Requière du glucose et de l’O2 Libère du CO2 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre Les mitochondries : des convertisseurs d’énergie chimique 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre Les chloroplastes : des capteurs d’énergie lumineuse Les chloroplastes sont en charge de la photosynthèse. Production de sucres Requière de la lumière et du CO2 Libère du O2 6.5 Les mitochondries et les chloroplastes convertissent l’énergie d’une forme à une autre Les peroxysomes : des organites oxydatifs Coupent les acides gras en petites molécules pouvant alimenter la respiration cellulaire. Détoxiquent l’alcool et d’autres composés nocifs. 6.6 Le cytosquelette est un réseau de fibres qui organise les structures et les activités de la cellule Les rôles du cytosquelette : soutien et mobilité 6.6 Le cytosquelette est un réseau de fibres qui organise les structures et les activités de la cellule Les constituants du cytosquelette 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule La paroi cellulaire des cellules végétales Structure extracellulaire Absente des cellules animales Présente chez les Végétaux, les Procaryotes, les Champignons et certains Protistes Composée de protéines et de polysaccharides, dont la cellulose. Rôles : - Maintien de la forme (protège des contraintes mécaniques et permet à la plante de reste érigée) - Prévention d’une trop grande absorption d’eau Paroi cellulaire - Protection contre les agresseurs Membrane plasmique Paroi de la cellule adjacente 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule La matrice extracellulaire des cellules animales Chez les Animaux : présence d’une matrice extracellulaire (MEC), sécrétée par les cellules Composée de protéines fibreuses, principalement des glycoprotéines (protéines décorées de courts glucides) Collagène : glycoprotéine la plus abondante de la matrice ~ 40 % des protéines humaines Formation de fibres solides 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule La matrice extracellulaire des cellules animales La matrice extracellulaire est faite de sucres et protéines, permettant aux cellules de s’y attacher. 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule Les jonctions cellulaires Chez les Végétaux : les plasmodesmes Plasmodesmes : canaux très nombreux traversant la paroi cellulaire des Végétaux et faisant communiquer les milieux chimiques des cellules voisines. Continuum entre les cellules pour les membranes, l’eau et les petits solutés. Les plasmodesmes peuvent se dilater pour faire passer des protéines ou des ARNm. Plasmodesmes 6.7 Les constituants extracellulaires et les jonctions intercellulaires contribuent à la coordination des activités de la cellule Les jonctions cellulaires Chez les Animaux : les jonctions serrées, les desmosomes et les jonctions ouvertes Jonctions serrées (jonctions étanches) : empêchent le liquide extracellulaire de s’infiltrer entre les cellules épithéliales Desmosomes (jonctions d’ancrage) : attachent les cellules entre elles pour former des tissus résistant à la compression et à l’étirement Jonctions ouvertes (jonctions communicantes) : canaux reliant le cytoplasme de cellules animales adjacentes servant au passage des ions et des petites molécules (glucides, acides aminés…)