Les organites des cellules eucaryotes animales

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1 Les organites des cellules eucaryotes animales Schéma : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

2 I. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires Le cholestérol Les mouvements des lipides dans la membrane Les protéines membranaires Les protéines intrinsèques Les protéines extrinsèques Fonction des protéines in et extrinsèque 2. La membrane plasmique est une mosaïque fluide 3. La bicouche phospholipidique est asymétrique II. Les transports transmembranaires 1. Les transports passifs La diffusion simple La diffusion facilitée L osmose 2. Les mécanismes de transport actifs 3. Le transport vésiculaire

3 III. Le cytoplasme 1. Le système endomembranaire Le réticulum endoplasmique L appareil de Golgi Les lysosomes Les endosomes 2. Les mitochondries 3. Les peroxysomes 4. les ribosomes 5. Le cytosquelette 6. Le centrosome IV. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes V. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction

4 La membrane plasmique Photo : Carnets de révision PACES, UE2 la cellule et les tissus Oudar et al. Eds Maloine Enveloppe qui délimite la cellule Sépare milieu intracellulaire du milieu extracellulaire Interaction avec matrice extracellulaire Interaction mb plasmique cellules adjacentes Reçoit signaux chimiques Traduit et transmet les signaux => Transduction Contrôle strict des échanges

5 Composition de la membrane plasmique Protéines Lipides Photo en ME d une coupe transversale de membrane plasmique et schéma de cette membrane plasmique Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

6 Représentation schématique d un phospholipide Dr E. CHEVRET UE Les lipides membranaires Molécules amphiphiles -> en milieu aqueux organisation en bicouche des lipides Phospholipides Bicouche de phospholipides

7 Les phopholipides Résultats estérification du glycérol par deux acides gras et un acide phosphorique Schémas d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Représentation schématique d un phospholipide Formule développée linéaire Modèle moléculaire

8 Les phopholipides (suite) Phospholipides membranaires dérivés du glycérol : phosphoglycérides, les plus abondants acides gras saturés ou insaturés dérivés de la shingosine : sphingomyéline Schéma : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

9 Le cholestérol Représente environ 25% des lipides membranaires Possède un groupement stéroïde Intervient dans la fluidité et la stabilité membranaire Structure du cholestérol Formule développée Schémas d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Interaction avec les phospholipides

10 Les mouvements des lipides dans la membrane Rotation Diffusion latérale Diffusion transversale Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

11 Les protéines membranaires Orientées dans la membrane plasmique deux extrémités du même coté une extrémité d un coté et l autre d un autre coté Interagissent avec les lipides Peuvent être intrinsèques Peuvent être extrinsèques Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

12 Les protéines intrinsèques Représentent 70% des prot. membranaires Ancrées sur une des deux faces de la membrane Transmembranaires Ancrées soit par l intermédiaires d un glycosphospatidylinositol liaison covalente, feuillet externe Ancrées soit l intermédiaire d une longue chaîne hydrocarbonée feuillet interne

13 Les protéines extrinsèques Localisation hors de la mb. plasmique Liaison faible soit aux lipides membranaires, soit prot. intrinsèques Du coté externe : Glycosylées à l aide de chaines polysaccharidiques => Glycocalix polysaccharides Glycocalix Protéine transmembranaire

14 Fonctions des protéines intrinsèques et extrinsèques Transport Réception d informations Reconnaissance et adhésion cellulaire Liaison avec des protéines de la matrice extracellulaire Fixation de substances Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

15 Mouvements des protéines intrinsèques et extrinsèques Diffusion rotationnelle Diffusion latérale

16 Fluidité membranaire Correspond à la facilité avec laquelle ses molécules de lipides se déplacent dans le plan de la bicouche Dépend de la température -> T de transition Composition lipidique : rapport entre le nombre de phospholipides à acide gras saturés et insaturés ac. g. saturés T de transition ac. G. insaturés T de transition Modulée par la présence de cholestérol Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

17 Renouvellement de la membrane plasmique est permanent Apports à partir de membrane néosynthétisée vésicules d exocytose compense pertes de l endocytose et de la phagocytose

18 La bicouche phospholipidique est asymétrique Face interne et face externe différentes Orientation des protéines reliées à leurs fonctions Asymétrie des lipides maintenue Flippases Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Asymétrie de la membrane plasmique

19 Les transports transmembranaires Prélèvement de substances Extérieur Métabolisme Intérieur Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Sortie : sécrétions, déchets Transports transmembranaires contrôlés par la cellule en fonction de ses besoins Membrane plasmique = membrane semi-perméable sélective

20 Dr E. CHEVRET UE Les transports transmembranaires (suite) Molécules liposolubles traversent la membrane librement Molécules hydrosolubles traversent à l aide de systèmes de transport Transports passifs Transports actifs, nécessitent de l énergie Tableau: L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

21 Dr E. CHEVRET UE Représentation schématique de la répartition de quelques ions entre l intérieur et l extérieur de la cellule Milieu Extracellulaire Cl - Cl - Cl Cl - - Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Milieu K+ Cl - Cl - Cl- Intracellulaire K+ K+ K+ H + K+ K+ H + H + H + K+ K+ H + K+ Ca 2+ Na + Ca 2+ Ca 2+ Na + Na + Ca Ca Na + Ca 2+ Ca 2+ Na Na + Na + Na + + Na + Na + Na + Na+ H + H+ Répartition contrôlée par activité de prot. de transport membranaire et par perméabilité bicouche lipidique

22 Les transports passifs La diffusion La filtration La filtration Réservée à la paroi des capillaires La diffusion se fait : À travers la bicouche lipidique A travers un canal De manière passive facilitée

23 La diffusion (suite) Passage de molécules et d ions d un lieu où ils sont très concentrées vers un lieu où leur concentration est plus faible B B B B B B B B B B B B A A A A A B B B B B A A Vitesse de diffusion dépend : taille de la molécule et de la T C Diffusion possible : molécules liposolubles, petites ou aidées Diffusion de l eau ou d un solvant => osmose

24 La diffusion simple Concerne des substances non polaires et liposolubles Vitamines liposolubles Solutés Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Molécules toujours en mouvement : énergie cinétique Selon le gradient de concentration, jusqu à l équilibre

25 La diffusion facilité Glucose Acide aminées Ions Protéine transmembranaire Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

26 La diffusion facilité (suite) Protéine transmembranaire => transporteur Libération de l autre coté De la membrane Soluté Liaison spécifique d un coté de la membrane Transporteur changement conformation Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences sens du gradient de concentration

27 La diffusion facilité (suite) sens du gradient de concentration Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Canal protéique : Protéine transmembranaire Canal protéique Possibilité de site de liaison spécifique de l élément transporté Possibilité d ouverture et de fermeture en réponse à des signaux Possibilité d inhiber la molécule transportée => compétition Accessible des deux cotés de la membrane plasmique

28 L osmose Déplacement de l eau à travers une membrane semi-perméable Déplacement de l eau suit le gradient Réalisée au travers bicouche phospholipidique Intervention de canaux spécifiques => Aquaporines Jusqu à ce que les pressions osmotiques et hydrostatiques de part et d autre de la membrane soit à égalité

29 Pression osmotique Force qui attire les molécules d eau à l intérieur de la cellule Dépend de la T C Pression hydrostatique Pression exercée depuis l intérieur par l eau sur la membrane

30 Tonicité d une solution Capacité à changer le volume des cellules en modifiant leur teneur en eau -> Solution isotonique, hypotonique, hypertonique Lyse cellulaire Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

31 Les mécanismes de transports actifs Déplacement contre le gradient de concentration Nécessité de recourir à une protéine de transport -> Pompe Utilisation d énergie Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

32 Les mécanismes de transports actifs (suite) Une substance doit d abord remonter son gradient avant de le descendre -> différentes formes de transport actifs liées Pompe NA + /K + ATPase Milieu Extracellulaire Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Pompe NA+/K+ ATPase Milieu Intracellulaire

33 La pompe NA + /K + ATPase fonctionne en cycle Chaque étape du cycle dépend de la précédente Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Ce couplage évite hydrolyse inutile de l ATP

34 La pompe NA + /K + ATPase contribue au maintient de l équilibre osmotique des cellules animales Dans une cellule animale les cellules baignent dans un fluide riche en solutés (NA+, CL-) En équilibre avec les concentrations en solutés du milieu extérieur Pour maintenir équilibre osmotique nécessité de pomper en permanence => Intervention pompe NA + /K + ATPase

35 Les concentrations Ca 2+ intracellulaire sont maintenue basses par les pompes à Ca 2+ Membrane plasmique Membrane du réticulum endoplasmique Schéma d après : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

36 Les cellules animales exploitent le gradient de Na + pour absorber activement les nutriments Le gradient d un soluté à travers la membrane peut être utilisé pour alimenter le transport actif d une deuxième molécule Mouvement du premier soluté dans le sens du gradient nécessaire au transport du deuxième soluté Utilisation de transporteurs couplés Exemple : Glucose/Na+ Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

37 Le transport vésiculaire Les vésicules se forment à partir d une membrane cellulaire Les vésicules assurent le transport de substances d une structure cellulaire à une autre structure cellulaire Nécessite énergie Endocytose et Exocytose

38 Phagocytose Incorporation de grosses particules Mécanisme de défense Reconnaissance particule à phagocyter Emission de prolongements cytoplasmiques par le phagocyte -> pseudopodes -> phagosome Fusion phagosome avec lysosome

39 Pinocytose Incorporation de petites quantité de liquide extracellulaire Invagination mb. plasmique Formation d une vésicule Fusion avec lysosome

40 Le cytoplasme Regroupe l ensemble des substances qui se situe à l intérieur de la mb. Plasmique et à l extérieur du noyau cellulaire Cytosol + organites, cytosquelette cytosol nucléoplasme Schéma d après : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

41 Le système endomembranaire Système complexe fait de cavités, vésicules, tubules, canalicules Correspond à l ensemble des compartiments intracellulaires limités par une membrane d enveloppe à l exception des mitochondries et peroxysomes Réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, endosomes, lysosomes

42 Le réticulum endoplasmique Ensemble de cavités anastomosées en forme de tubes ou citernes Répartition dans toute la cellule RE + ribosomes = RE granuleux RE sans ribosomes = RE Lisse REG lieu synthèse protéines REL impliqué synthèse lipides REG REL Photo en m.e de REG et de REL

43 Saccules L appareil de Golgi Taille : fonction du type et activité cellulaire Position : voisinage du noyau Empilement de saccules aplatis en forme de disque => dictyosomes Fonction : trie, emballe, expédie produit élaboré par RE Photo : Carnets de révision PACES, UE2 la cellule et les tissus Oudar et al. Eds Maloine Face cis, convexe Face trans, concave

44 Les lysosomes Forme de sacs Renferment des enzymes Hydrolases activent à ph acide Fonction : trie, emballe, expédie produit élaboré par RE Membrane des lysosomes contient des H+ ATPase, molécules de transport Entrée des matériaux à dégrader par endocytose, phagocytose, entrée directe, autophagie

45 Les endosomes Vésicules issues de l endocytose -> endosomes précoces, endosomes tardifs Assurent le recyclage à la mb. plasmique de protéines membranaire Interviennent dans la présentation des antigènes et activation des lymphocytes T Echange du matériel avec l app.de Golgi Fusionnent avec les lysosomes

46 Les mitochondries Organite semi-autonome Spécifique aux cellules eucaryotes aérobies Possède son propre génome Produit une molécule de stockage de l énergie : ATP Participe à la maturation des protéines importées et à la dégradation des protéines mitochondriales -> endosomes précoces, endosomes tardifs Joue un rôle dans l apoptose

47 La mitochondrie (suite) forme et taille variables en fonction du type cellulaire Répartition fonction de l activité cellulaire

48 La mitochondrie (suite) Matrice cycle de Krebs, réplication, transcription, traduction Membrane externe porine Espace intermembranaire Membrane interne cardiolipines diphosphatidylgelycérol ADN mitochondrial Organisation de la mitochondrie Crète mitochondriale

49 Les peroxysomes Organite limité par une membrane Produisent du peroxyde d hydrogène H202 Contiennent des oxydases, des catalases Interviennent dans la dégradation : hépatique de l alcool acides gras protéines, acides aminées Synthétisent les acides biliaires

50 Les ribosomes Complexes d acides nucléiques et de protéines Catalysent assemblage des acides aminées -> traduction Sont soit libres, soit accolés face externe du RE Composition : une grande sous-unité = 49 protéines + 3 ARNr 5S, 28S, 5.8S une petite sous-unité = 33 protéines + 1 ARNr 18S Grande sous-unité Petite sous-unité Ribosome fonctionnel

51 Le cytosquelette Ensemble de polymères filamenteux qui structure le cytoplasme Responsable forme de la cellule mouvement cellulaire transport cellulaire Constitué microfilaments, microtubules, filaments intermédiaires

52 flagelle Dr E. CHEVRET UE Microfilaments Filaments les plus fins du cytosquelette d actine Responsables de mouvements : contractions, pseudopodes Microvillosités Filaments intermédiaires Filaments de taille moyenne Polymères microvillosités Monomère : vimentine, kératine, neurofilaments kératine cellule épithéliale Microtubules Filaments les plus épais Polymères de tubuline Cils, flagelle cils dimère tubuline α/ β protofilament microtubule

53 Microtubules Axonème Axonème Coupe transversale Corpuscule basal Corpuscule basal Coupe transversale Structure des cils et flagelles

54 Les centrosomes Localisation au voisinage du noyau Contient : 2 centrioles, matériel péri-centriolaire, des microtubules centriole microtubule matériel péri-centriolaire

55 Le noyau Plupart des cellules eucaryotes possèdent un noyau Cellules multinuclées Cellules anuclées

56 Le noyau (suite) Grosse structure Possède une enveloppe, nucléoplasme, nucléoles, de la chromatine Schéma d après : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

57 L enveloppe nucléaire Caractéristique des cellules eucaryotes Barrière entre le compartiment nucléaire et le compartiment cytoplasmique Présente une perméabilité sélective Isole la chromatine pendant l interphase Présente des pores Impliquée dans l organisation du contenu nucléaire Maintient la forme du noyau Présente une mb externe et une mb interne

58 L enveloppe nucléaire (suite) Lamina nucléaire Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

59 Le nucléole Corpuscule sphérique Site de formation des sous-unités de ribosomes Associés aux régions organisatrices du nucléole : NOR ARN ribosomal Schéma d après : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

60 La chromatine Forme que prend le matériel génétique Organisation en territoire fonctionnel chromatine Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

61 La chromatine aux chromosomes Génome humain 3x10 9 paires de nucléotides Molécules ADN Environ 2 m Repliements noyau Quelque µm

62 La chromatine aux chromosomes (suite) nucléosome Schéma d après Génétique moléculaire et évolutive, Harry Eds : Maloine ADN Groupe d histones ADN Nucléosome Nucléofilament nucléofilament Solénoïde 30 nm chromosome

63 La synthèse protéique Transcription Traduction Rappel sur la molécule d ADN Bases nucléotide complémentarité de séquences est due aux bases azotées Adénine Thymine Guanine Cytosine

64 La transcription S effectue dans le noyau En trois étapes initiation facteur de transcription, promoteur, ARN polymérase élongation ouverture de la double hélice, introns, exons, épissage, stabilisation et ajout de séquences d adressage à l ARNm terminaison D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson Bases de l ARN Adénine, Cytosine, Guanine, Uracile

65 La traduction ARNt 3 bases pour définir les 20 acides aminées 3 nucléotides = codons ARNt D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson

66 UAA, UAG, UGA Codon stop Tryptophane Méthionine Code génétique dégénéré AUG codon start Cadre de lecture Anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson

67 La traduction (suite) Ribosome Grande sous-unité Petite sous-unité D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson