Biologie Cellulaire Semaine 1 UMPE - PDF

BIOLOGIE CELLULAIRE Pr ARROUSS Issam 2024 2025 Pourquoi la biologie Cellulaire ? Etablir le lien entre la structure cellulaire et l’unité morphologique et physiologique tissus et organes du corps humain Objectifs Expliquer les mécanismes des prin...

BIOLOGIE CELLULAIRE Pr ARROUSS Issam 2024 2025 Pourquoi la biologie Cellulaire ? Etablir le lien entre la structure cellulaire et l’unité morphologique et physiologique tissus et organes du corps humain Objectifs Expliquer les mécanismes des principales structures cellulaires (récepteurs membranaires, cytosquelette, lysosomes, peroxysomes, gènes,..) pour mieux comprendre au 2 e cycle certaines pathologies (cancer, affections lysosomiales et peroxysomiales, syndromes d’origine génétique, vieillissement cellulaire et apoptose)  BIOLOGIE CELLULAIRE I. Introduction II. Etude de la membrane plasmique III. Le cytosol IV. Les organites V. Division cellulaire  I. Introduction A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes B. Structure cellulaire et structure acellulaire C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote D. Diversité des cellules eucaryotes : cellule végétale - cellule animale cellule des champignons BUT HOMEOSTASIE  HISTORIQUE - GENERALITES - INTRODUCTION l’Homéostasie Processus de régulation par lequel l'organisme maintient les différentes constantes du milieu intérieur (ensemble des liquides de l'organisme) entre les limites des valeurs normales. 6  Généralité /Definition L'homéostasie = Tendance à résister au changement afin de maintenir un environnement interne stable et relativement constant. L'homéostasie implique généralement des boucles de rétroaction négative qui neutralisent les changements de différentes propriétés par rapport aux valeurs cibles, qu'on appelle les points de consigne. Contrairement aux boucles de rétroaction négative, les boucles de rétroaction positive accentuent leurs stimuli initiateurs. En d'autres termes, ils éloignent le système de son état de départ. Notions Homeostasie  Quelle est la température de la pièce où vous êtes assis maintenant ? (pas exactement 37∘C, Pourtant, votre température corporelle est généralement très proche de cette valeur. En fait, si la température interne de votre corps ne se situe pas entre 35∘C et 41∘C cela peut devenir dangereux et même mortel La tendance à maintenir un environnement interne stable et relativement constant est appelée l'homéostasie. Le corps maintient l'homéostasie pour de nombreux autres facteurs que la température. Par exemple, la concentration de divers ions dans votre sang doit être maintenue, ainsi que. le pH et la concentration de glucose Si ces valeurs augmentent ou diminuent trop, vous pouvez tomber très malade. Notions Homeostasie  Comment l'homéostasie est-elle maintenue Quelques exemples pour Le maintien de l'homéostasie L'équilibre des systèmes biologiques, comme ceux de votre corps, est constamment bousculé. Par exemple, lorsque vous faites de l'exercice, vos muscles augmentent la production de chaleur, faisant monter la température de votre corps. De même, lorsque vous buvez un verre de jus, votre glycémie augmente. L'homéostasie dépend de la capacité de votre corps à détecter et à s'opposer à ces changements. Le maintien de l'homéostasie implique généralement des boucles de rétroaction négative. Pfs Positives Ces boucles agissent pour s'opposer au stimulus qui les déclenche. Par exemple, si la température de votre corps est trop élevée, une boucle de rétroaction négative agira pour la ramener vers le bas a 37,0∘c,  Comment cela fonctionne-t-il ? Tout d'abord, la température élevée sera détectée par des capteurs. Ce sont principalement des cellules nerveuses dont les terminaisons se trouvent dans votre peau et votre cerveau. L'information sera ensuite relayée vers un centre de contrôle dans votre cerveau qui régule la température. Ce centre de contrôle traitera l'information et activera des effecteurs – tels que les glandes sudoripares – dont le travail est de s’opposer au stimulus en diminuant la température du corps. Illustrat ion Recap  I. Introduction A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes Le mot cellule = latin cellula : petite chambre des moines. En 1665, Robert Hooke décrit dans un fragment de liège : petites cavités = cellules Premiers microorganismes furent vus et décris Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723), créa un microscope simple obtenant de forts grossissements (300 ×), il inventa ainsi le premier microscope optique, observant tout ce qui lui tombait dans ses mains : la biologie cellulaire était née.  I. Introduction A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes En 1839 la théorie cellulaire a été formulée pour 1ère fois par le botaniste Schleiden et l’histologiste Schwann : Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules Les cellules sont les unités fondamentales, structurales et fonctionnelles de toutes les structures biologiques : - sont limitées par une membrane plasmique, qui les sépare de l’extérieur et qui est capable de filtrer sélectivement les échanges. - Présentent un cytoplasme - Contiennent l’information génétique nécessaire à leur fonctionnement ainsi qu'à la transmission de l’hérédité aux générations de cellules suivantes qu'elles dérivent toujours d'autres cellules préexistantes  I. Introduction A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes Toutes les cellules sont majoritairement constituées d’eau H2O. Toutes les cellules sont constituées de macromolécules appartenant aux quatre grandes classes : Glucides, lipides, protides, acides nucléiques, elles-mêmes formées d’atomes (C, O, H, …). Aujourd'hui, diverses techniques d'observation permettent d'étudier les cellules.  I. Introduction A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes Chaque cellule est une unité vivante qui, chez les organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules identiques ou semblables sont réunies en tissus qui sont eux-mêmes réunis en organes qui eux, sont réunis en systèmes. Dans le corps humain, il y a entre 50 et 100 millions de millions de cellules. Elles sont regroupées en environ 200 types  I. Introduction B. Structure cellulaire et structure acellulaire Une structure cellulaire = cellule Est capable de croître, Est capable de synthétiser ses propres constituants à partir d’élément prélevés dans le milieu extracellulaire Est capable de se multiplier Possède ainsi un ensemble de gènes et un équipement enzymatique lui permettant de réaliser ses fonctions.  I. Introduction B. Structure cellulaire et structure acellulaire Une structure acellulaire : virus Ne possède ni les gènes ni l’équipement enzymatique capable de lui permettre de se reproduire de façon autonome, Se sont des parasites obligatoires. Leur structure ne comporte qu’un morceau d’ADN ou d’ARN et Est entourée d’une enveloppe protéique appelée capside Ils sont plus petits que les bactéries, 15 à 350 nm  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote A partir des années 50, on caractérise deux grands types de cellules : cellule procaryote : pas de vrai noyau, ex : bactérie cellule eucaryote : noyau délimité par l’enveloppe nucléaire, ex : cellules animale et végétale, champignons  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote Structure de la cellule procaryote : Organisation: tous unicellulaires, certaines forment des colonies. Beaucoup plus petites que les cellules eucaryotes (10 - 100 nm), forme : sphérique, bâtonnet ou hélicoïdale. Ont colonisé plusieurs environnements, même dans les habitats très acides, très salés, très froids ou très chauds.  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote Structure de la cellule procaryote : dépourvue de noyau, ADN nu. Le génome des procaryotes = un seul chromosome circulaire, condensé en nucléoïde, (peuvent contenir un ou plusieurs plasmides). Membrane plasmique : unique système membranaire (pas de compartimentation intracellulaire, pas d’organites) Paroi constituée de peptidoglycanes : rôle d’exosquelette, confère leur forme aux bactéries Capsule : plus ou moins épaisse, rôle de protection Cils et flagelles : rôle de mobilité. Les bactéries se répliquent rapidement par division cellulaire ou scissiparité. Elles peuvent être pathogènes ou non pathogènes.  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote Structure de la cellule procaryote : Les cellules procaryotes sont divisées en deux types cellulaires : Les archéobactéries : cellules méthanogènes, halophiles et thermoacidophiles. Les archéobactéries sont les premières à coloniser les roches nues car elles survivent avec le minimum de ressources. Les eubactéries (ou « vraie-bactérie ») sont les plus proches des bactéries actuelles. Elles prennent en compte les bactéries contemporaines, les mycoplasmes et les cyanobactéries. Le procaryote classique est Escherichia-coli (ou E-coli), bactérie de la flore intestinale humaine.  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote Structure de la cellule eucaryote : Sont des cellules différenciées, qui présentent une spécialisation structurale et fonctionnelle avec un même génome : (expression de gènes spécifiques qui explique la différence). Noyau + cytoplasme + membrane plasmique Hyaloplasme ou cytosol : solution aqueuse (pH7) + cytosquelette ADN associé à des protéines, isolé du cytoplasme à l’intérieur du noyau Présence d’organites  I. Introduction D. Diversité des cellules eucaryotes : cellule végétale - cellule animale cellule des champignons la cellule eucaryote animale type se compose de : un noyau : contient l'information génétique ADN, (2 membranes, nucléoles, chromatine, pores…) un cytoplasme : région entre la membrane plasmique et le noyau. une membrane plasmique : elle délimite la cellule eucaryote. + des organites : compartiments ayant des fonctions particulières : les mitochondries : produisent de l'ATP (un intermédiaire énergétique). le réticulum Endoplasmique rugueux : une zone de synthèse et de maturation de protéines. Le réticulum endoplasmique lisse : sécrétion et stockage de lipides... l'appareil de Golgi : lieu de transit et de réservoir  I. Introduction D. Diversité des cellules eucaryotes : cellule végétale - cellule animale cellule des champignons La cellule végétale possède en général une taille (100 à 200 μm) plus importante que celle de la cellule animale (10 à 100 μm) Paroi pecto-cellulosique : forme rigide de la cellule végétale Vacuole : concentration d’eau et de minéraux, stockage de diverses molécules organiques Chloroplastes : siège de la photosynthèse, conversion de l’énergie lumineuse (photons) en énergie chimique (ATP) grâce principalement à la chlorophylle et synthèse de molécules organiques  I. Introduction C. Cellule Procaryote et cellule Eucaryote Tableau recapitulatif  I. Introduction D. Diversité des cellules eucaryotes : cellule végétale - cellule animale cellule des champignons La cellule de levure : Levures : êtres unicellulaires, cellules rondes ou ovales Champignons microscopiques eucaryotes Êtres vivants qui combinent des propriétés identiques aux bactéries (vitesse de leur multiplication, simplicité de leurs exigences nutritionnelles) et des propriétés d'organismes supérieurs.  METHODES D’ETUDE DE LA CELLULE La cytologie moderne Dispose de méthodes de recherche nombreuses et compliquées qui ont permis de mettre en évidence : - Les détails des structures cellulaires. - Les fonctions cellulaires. Le microscope optique - joue un rôle très important dans la recherche cytologique - il permet de donner un grossissement d’environ 1 000 fois l’image. Voir photo pour les G  MO La cellules est l’unité structurale et fonctionnelle et fondamentale des organismes vivants et en raison de sa petite taille ,la bio cell a besoin d’en obtenir une image agrandie de bonne qualité Les microscopes utilisent la déviation d’un flux ondulatoire de particules soit non chargées les photons soit chargés électroniquement les électrons Au travers d’un système de lentilles de manière a former d’un objet a étudier ,une image agrandie Aussi pour observer les détails encore plus fins il faut augmenter la résolution 34 35  METHODES D’ETUDE DE LA CELLULE Les fins détails de la cellule sont données par microscopie électronique qui, au lieu de la lumière, utilise un flux rapide d’électrons et donne des images agrandies des dizaines ou centaines de millier de fois. des centrifugeuses ont permis de séparer les différents constituants de la cellules, car leur densité est différente.  1700/ 1800 Biochimie La biochimie est l'étude des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants, et notamment dans les cellules. La complexité des processus chimiques biologiques est contrôlée à travers la signalisation cellulaire et les transferts d'énergie au cours du métabolisme. 1900/ 2000 Microscopie Electronique /Biologie moléculaire Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une image très agrandie. La biologie moléculaire est une discipline scientifique au croisement de la génétique, de la biochimie et de la physique, dont l'objet est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule au 37 niveau moléculaire  ETUDE DE LA CELLULE  L’étude de la cellule vivante, de ses structures et de ses fonctions les plus délicates n’est pas chose facile, et seule l’association des cytologistes, des biochimistes, des physiologistes, des généticiens et des biophysiciens a permis d’étudier en détail ses élément structuraux et définir leurs rôles.  STRUCTURE DE LA CELLULE : La cellule se compose de deux parties essentielles indissolublement liées :  le cytoplasme  le noyau. c’est un système qui forme un ensemble vivant. Les détails du cytoplasme et du noyau sont donnés par microscopie électronique. Historique suite La théorie cellulaire défendu par R. Virchow en Allemagne qui l'appliqua à la pathologie et en fit la base de la classification histopathologique des lésions. Cette démarche est encore utilisée de nos jours.(epith, mesench) La théorie cellulaire Tous les organismes sont composes d’une ou plusieurs cell « La cell est l’unité structurale de la vie « la cell ne peuvent provenir que de la division d’une cell préexistante 42 Schéma cell 1- Appareil de golgi :2- Lysosome : 3- Réticulum endoplasmique granuleux :4- Ribosomes : 5- Centrioles : 6- Noyau : 7- Nucléole : 8- Mitochondries : 9- Membrane plasmique : 10- cytoplasme : = Protoplasme Définition de la cytologique Cytologie = Etude des cellules isolées. Histologie,= Etude morphologique des tissus biologiques. Le cytologiste , le biologiste clinique, l'anatomo- pathologiste st spécialisé dans l'étude morphologique des cellules. 46 II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 1. Structure 2. Organisation moléculaire B. Rôle physiologique de la membrane 1. Multiplicité des fonctions de la membrane 2. Les transporteurs membranaires 3. Le cell-coat : propriétés et fonctions 4. Adhésion cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire 5. Signalisation et transfert de l’information 6. Différenciation morpho-fonctionnelle de la membrane  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire limite la partie vivante de la cellule et la sépare du milieu extérieur. De faible épaisseur: 7,5 nm, son ultrastructure est observée au microscope électronique.  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 1. Structure : impossible à observer au microscope optique. Le microscope électronique à transmission permet de découvrir à faible grossissement (environ 40000 à 50000 fois), une structure simple, dense et noire. Un grossissement plus fort (>150000x) révèle une structure trilaminaire avec:  deux feuillets denses de nature protéique  entourant un feuillet clair de nature lipidique: Modèle de Davson et Danielli 1954)  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 1. Structure : Cette structure trilaminaire s’observe aussi dans membranes internes : membrane de la mitochondrie, membrane des plastes, membrane du réticulum endoplasmique...) : on parle d’unité membranaire.  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire a. composition chimique de la membrane : La membrane plasmique est un ensemble complexe de lipides, de protéines et de sucres qui régulent les échanges entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule ou entre deux compartiments cellulaires. Elle est formée de : - 60 % de protéines et glycoprotéines - 40 % de lipides : Phospholipides:50-60% ; Cholestérol: 17-23% ; Glycolipides: 7-8% - Glucides 2-10%  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire a. composition chimique de la membrane :  Les lipides membranaires : Au sein de la membrane; les lipides sont présents sous différentes formes : Phospholipides : présentent tous une tête hydrophile (groupement phosphate, glycérol) et une queue hydrophobe (acides gras).  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire a. composition chimique de la membrane :  Les lipides membranaires : Glycolipides : sucres fixés sur des lipides. Cholestérol : uniquement présent dans les membranes des cellules animales, influence la fluidité membranaire.  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire a. composition chimique de la membrane :  Les protéines membranaires : Extrinsèques : localisées en dehors de la bicouche phospholipidique, elles sont soit entièrement intracellulaires soit entièrement extracellulaires. Elles interagissent avec la membrane par des liaisons hydrogènes qui peuvent être facilement rompues par du pH. Intrinsèques, transmembranaires : traversent les 2 feuillets de la membrane. Elles sont liées de manière stable avec l’environnement hydrophobe de la face interne de la membrane. Elles ne peuvent ainsi être séparées de la double couche phospholipidique que par des détergents.  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire a. composition chimique de la membrane :  Revêtement glucidique 2-10% La grande majorité des glucides membranaires sont sous forme de glycoprotéines et une petite partie de glycolipides. Ils n’existent pas à l’état libre. Ce sont les glycolipides des membranes des érythrocytes qui définissent les groupes sanguins.  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire b. modèle en mosaïque fluide (Singer et Nicholson, 1972) La membrane plasmique est : une structure fluide : les molécules se déplacent constamment (mobilité des phospholipides et des protéines) Mosaïque : composition très hétérogène, formée d’une bicouche lipidique dans laquelle baignent des protéines intrinsèques, c’est le modèle de la mosaïque fluide décrit par Singer et Nicholson en 1972  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire c. Asymétrie et mobilité Lipides : les membranes sont constituées de feuillets dont les compositions lipidiques sont différentes, sauf le cholestérol qui se trouve en quantité équivalente dans l’un ou l’autre des feuillets La mobilité des lipides est nécessaire pour l’activité cellulaire. Ils peuvent se mouvoir de différentes manières au sein de la membrane : rotation, diffusion latéral et flip flop (passage d’un feuillet à l’autre).  II. Etude de la membrane plasmique A. Structure et organisation moléculaire 2. Organisation moléculaire c. Asymétrie et mobilité Glucides : La plus grande asymétrie est celle présente au niveau des glucides : tous les motifs glucidiques sont localisés sur le feuillet externe de la membrane plasmique. Protéines : Les protéines diminuent la fluidité membranaire.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 1. Multiplicité des fonctions de la membrane  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires On distingue Deux grands types de transport membranaire. - Echange par perméabilité - Echange vésiculaire a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Les cellules de l’organisme baignent dans le liquide interstitiel. La perméabilité permet aux cellules d’y prélever leurs nutriments et d’assurer leur homéostasie. On considère 2 modalités de transport selon qu’il y ait ou pas une consommation d’énergie (ATP) : le transport passif et le transport actif.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Transport passif : Peut être réalisé sans transporteur membranaire : diffusion simple ou avec transporteur membranaire : diffusion facilitée.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Transport passif : Diffusion simple : -ne fait pas intervenir de protéines membranaires. -est limité aux gaz (N2, O2, CO2, NO), -aux molécules lipophiles (hormones stéroïdes et thyroïdiennes, urée, éthanol, etc.) -Elle se fait dans le sens des concentrations fortes vers les concentrations faibles, jusqu'à équilibre des concentrations de part et d'autre de la membrane.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Transport passif : Diffusion facilitée : = diffusion libre : la différence de concentration = moteur du transport la molécule ne traverse pas directement la membrane, doit utiliser une protéine transmembranaire de transport : -les canaux ioniques (ne changent pas de forme pour permettre le passage) -les transporteurs membranaires (changent de forme pour déplacer des molécules d'un côté à l'autre d'une membrane : perméase, transporteur de glucose).  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Transport passif : Diffusion de l’eau : Une diffusion passive : L'osmose = passage de l'eau des milieux les plus riches en eau (les plus dilués) vers les plus pauvres en eau (les plus concentrés) Une diffusion facilitée (aquaporines). Ces mouvements d'eau ont lieu pour équilibrer les pressions osmotiques de part et d'autre de la membrane.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires a) Echange par perméabilité (sans déformation de la paroi) Transport actif : -A lieu contre le gradient de concentration, consomme de l’énergie -utilise des protéines transmembranaires : pompes. -concerne essentiellement les ions K+, Na+, Ca2+…. Il est considéré comme primaire si l'énergie provient de l'hydrolyse d'un nucléotide triphosphate (ATP) ou secondaire (cotransport)  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires b) Echange vésiculaire (avec déformation de la paroi) La cellule a besoin d'exporter ou d'importer des molécules plus grosses (protéines, glucides, messagers hormonaux...). Ces transports se font par exocytose ou endocytose. L'exocytose transport de molécules vers l'extérieur de la cellule via des vésicules de sécrétion. Ces vésicules fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 2. Les transporteurs membranaires b) Echange vésiculaire (avec déformation de la paroi) L'endocytose Les cellules peuvent ingérer des macromolécules, des substances particulaires et même, dans des cas spécialisés, d'autres cellules. Le matériau à ingérer est progressivement inclus dans une petite portion de membrane plasmique, qui s'invagine d'abord, puis se détache par pincement pour former une vésicule intracellulaire contenant la substance ou la particule ingérée  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 3. Le cell-coat : propriétés et fonctions -Les lipides et les protéines membranaires peuvent être associés à des chaînes oligo- ou polysaccharidiques constituant un revêtement appelé cell-coat ou glycocalyx. -Le glycocalyx protège la cellule des agressions mécaniques et chimiques (cellules épithéliales) et joue un rôle dans le phénomène de reconnaissance cellule-cellule (antigènes). -Antigènes de surface : antigènes d’histocompatibilité (glycoprotéines), antigènes A, B du système ABO des hématies (glycolipides : galactose pour groupe B).  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 4. Adhésion cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire Les cellules adhèrent entre elles ou avec la matrice extracellulaire (MEC) grâce à des molécules d’adhésion. On distingue 2 sortes de molécules d’adhésion : les CAM qui sont des molécules d’adhésion intracellulaires et les SAM qui sont des molécules d’adhésion des cellules à la matrice extracellulaire.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 4. Adhésion cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire Les cellules adhèrent les unes aux autres par l'intermédiaire de protéines de la membrane. Il existe 3 types de jonction : (a) Adhesion junction (jonction d'ancrage), qui permettent l'attachement mécanique des cellules entre elles (b) tight junction (jonction serrée) capables de limiter la perméabilité (c) gap junction (jonction lacunaire) permettent le passage de signaux chimiques ou électriques entre les cellules  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 4. Adhésion cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire jonctions imperméables jonctions communicantes jonctions d’ancrage ou serrées (tight junction) (gap junction) (desmosome, hemidesmosom) déterminent la cohésion permettent le passage de signaux assurent l'adhésion et empêchent le passage chimiques ou électriques entre intercellulaire ainsi que intercellulaire de molécules. les cellules adjacentes le maintien de la forme de la cellule épithéliale  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 5. Signalisation et transfert de l’information La cellule reçoit des signaux de différentes natures: molécules chimiques, hormones, neurotransmetteurs...On les appelle les «molécules informatives ». communication intercellulaire, on distingue la transmission à longue distance (transmission neuronale et transmission hormonale) et la transmission à courte distance (transmission par les médiateurs chimiques cas de l’histamine) La cellule de transmission synthétise le signal (molécule informative) et le fait sortir, souvent par exocytose, dans le milieu extracellulaire. La cellule cible capte le signal grâce à des récepteurs sur sa membrane plasmique. Un récepteur est une protéine spécifique composée de deux parties: -récepteur externe -partie catalytique interne qui provoque une réponse cellulaire: c’est la transduction (réception d’un signal externe et formation d’un deuxième signal intracellulaire pour y répondre).  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 5. Signalisation et transfert de l’information Transmission neuronale : activation du neurone de l’influx nerveux et synthèse du neurotransmetteur propagation du neurotransmetteur le long de l’axone vers la terminaison nerveuse libération du neurotransmetteur au niveau de la fente synaptique fixation du neurotransmetteur sur des canaux Na+ ligand-dépendant de la région post-synaptique et ouverture de ces canaux variation de la différence de potentiel membranaire de la cellule cible et ouverture de canaux Na+ propagation de l’IN vers la cellule cible.  II. Etude de la membrane plasmique B. Rôle physiologique de la membrane 6. Différenciation morpho-fonctionnelle de la membrane due à une répartition différente des protéines et des lipides membranaires : - entre membranes de cellules différentes - entre différentes faces membranaires d’une même cellule (polarisation fonctionnelle) Phénomène de polarisation fonctionnelle : - Particulièrement bien illustré par les cellules épithéliales (pôle apical, pôle basal et faces latérales. - Selon leur orientation, les différentes faces de la membrane portent des structures qui leur sont spécifiques et sont responsables de leurs différentes fonctions.  III. Le cytoplasme 1. Définition 2. Composition chimique du cytosol 3. Cytosquelette 4. Activités métaboliques du hyaloplasme  III. Le cytoplasme 1. Définition = substance fondamentale de la cellule dans laquelle baignent les organites. représente 50 à 60% du volume cellulaire. le cytoplasme comprend deux parties : - Une solution aqueuse complexe (cytosol ou hyaloplasme) - Un réseau de filaments protéiques : le cytosquelette - Les organites  III. Le cytoplasme 2. Composition chimique du cytosol Eau: 85% riche en enzymes (reflètent son importance métabolique) ions (Na+, Cl-, etc.), gaz (O2, par exemple) ARNm et ARNt Divers solutés: sucres solubles, acides aminés, nucléotides, composés organiques … Protéines: 15-20% Le cytosol (ou hyaloplasme) correspond à la PH 7 (cellule animale) fraction liquide du cytoplasme. Cette fraction PH 5,5 à 6 (cellule végétale) peut être obtenue après une centrifugation, dans certaines cellules : des réserves qui va permettre l'élimination des organites comme des inclusions de glycogène habituellement contenus à l'intérieur des (hépatocytes) ou des inclusions de membranes plasmiques délimitant les lipides (tissu adipeux, graines cellules. oléagineuses).  Quel est le rôle du cytosol ? Le cytosol remplit diverses fonctions. Il intervient notamment dans la dégradation du glucose (glycolyse) et relaie des informations entre la membrane plasmique de la cellule jusqu'au noyau cellulaire C'est quoi le cytoplasme d'une cellule ? Le cytosol est composé en grande partie de molécules suivantes: *Eau (85%) ; Partie interne de la cellule, composée *Enzymes, généralement des protéines. surtout d'eau et de protéines, *Protéines structurales, AA, acides charpentée par le cytosquelette et qui nucléiques, sucres. contient le noyau et les autres le liquide cytoplasmique se divise en deux organites. parties : l'espace citernal (ou lumière) contenu à l'intérieur du réticulum endoplasmique et l'espace cytosolique à l'extérieur.  NB Sur les « peroxysomes »? Les peroxysomes sont de petits organites limités par une membrane qui se trouvent à l'intérieur de chaque cellule. On les appelle ainsi, car ils neutralisent le peroxyde cellulaire, très toxique, pour produire de l'eau  Comme le type d'organisme est généralement défini par la cellule, les cellules sont divisées en cellules animales, cellules végétales, bactéries ou archées. Enfin, la cellule elle-même peut être classée par catégorie histologique (par exemple, les cellules de la peau ou du foie).  III. Le cytoplasme 3. Le cytosquelette Le cytoplasme des eucaryotes est sillonné par plusieurs types de structures fibreuses ou tubulaires qui participent à la fois à son architecture et à sa dynamique : le cytosquelette. Trois grandes familles de protéines sont identifiables au microscope électronique et en immunofluorescence chez les cellules animales : - Microfilaments - Microtubules - Filaments intermédiaires  III. Le cytoplasme 3. Le cytosquelette Les filaments constitutifs sont : - Forme monomérique, soluble - Forme polymérique organisée en filaments Le cytosquelette a pour rôle : - maintenir la forme - Permettre le mouvements cellulaires - Assurer une défense contre les agressions  III. Le cytoplasme 3. Le cytosquelette  III. Le cytoplasme 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule a)Structure Ce sont des structures tubulaires linéaires de 25 nm de diamètre. Abondants dans les neurones Le constituant principal est une protéine globulaire : la tubuline avec 2 sous-unités α et β. Celles-ci constituent spontanément des filaments linéaires = protofilaments qui, groupés côte à côte par groupes de 13, constituent la paroi du microtubule.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule Ce sont des structures polaires avec une extrémité (+) dirigée vers la périphérie de la cellule et une extrémité (-) associée au centrosome. Les microtubules sont des structures dynamiques : ils sont constamment en cours de polymérisation et de dépolymérisation.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule b)Fonctions Constitution de centrioles des centrosomes Le centrosome est situé à proximité du noyau Il est formé de 2 centrioles positionnés perpendiculairement Chacun est composé de 9 triplets de microtubules. Ils interviennent dans la formation des fuseaux mitotiques lors des divisions cellulaires  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule Constitution des cils et flagelles Contribue au mouvement des cils et des flagelles A leur base, on trouve les corpuscules basaux ou cinétosomes : 9 triplets périphériques (comme les centrioles) et des lames rayonnantes partant de chaque triplet et orientées vers le centre du cinétosome.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule Constitution des faisceaux de division Au cours de la mitose, le centrosome se duplique en 2 centrosomes fils. Chaque centrosome devient un pôle du fuseau. Le fuseau est constitué de deux types de microtubules.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule Transport interne de vésicules et d’organites Les microtubules peuvent guider les mouvements de vésicules, de macromolécules, ou d’organites. Par exemple, au niveau des axones, les kinésines, utilisent les microtubules comme des autoroutes pour transporter des vésicules vers la terminaison nerveuse.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-1 Microtubule Différenciation de la forme cellulaire "différenciation" = ensemble des évènements qui transforment une cellule méristématique en cellule mature. Les microtubules participent à l’orientation de l’allongement cellulaire lors de la différentiation. Le traitement des cellules par des substances qui perturbent l’allongement de ces fibres bloque l’allongement de la cellule.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-2 les microfilaments fibres fines contractiles, organisées en faisceaux de 7 à 8 nm d’épaisseur principalement constitués d’actine, sont souvent localisées dans le cortex (près de la membrane plasmique). existent dans toutes les cellules animales, particulièrement abondantes dans les cellules musculaires (myofilaments) et les microvillosités de l’épithélium intestinal, pseudopodes où elles jouent un rôle de soutien et de mouvement cellulaire. sont relativement instables : peuvent s’allonger ou se raccourcir assez rapidement.  III. Le cytosol 3. Le cytosquelette 3-3 Filaments intermédiaires Ce sont des fibres de 8 à 12 nm d’épaisseur, Ces filaments sont constitués de protéines diffèrentes selon le type cellulaire : - Neurofilaments dans les neurones - Filaments de kératine dans les cellules épithéliales La cytokératine est présente au niveau des jonctions cellulaires (desmosomes et hémidesmosomes) jouent un rôle de jonction entre les cellules animales et renforcent leur résistance  III. Le cytosol 4. Activités métaboliques Cytosol ou hyaloplasme : milieu aqueux riche en enzymes et millions de substrats qui subissent des modifications en chaîne constituant des voies métaboliques. La production d’énergie la glycolyse : dégradation de glucose-6P pour former deux molécules d’acide pyruvique en 8 réactions biochimiques. Cette voie est régulée par le taux de glucose dans les cellules : C6H12O6 2C3H4O3 + 2 ATP  III. Le cytosol 4. Activités métaboliques