Fiche de révision : Cytosquelette et vie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Fondements de l’histologie et cytologie
2. Organisation générale de la cellule
3. Membrane cellulaire et glycocalyx
4. Noyau, chromatine et chromosomes
5. Nucléole et enveloppe nucléaire
6. Organites et cytosquelette
7. Microtubules et filaments du cytosquelette
8. Inclusions et pigments cytoplasmiques
9. Spécialisations de la surface cellulaire
10. Jonctions intercellulaires
11. Manifestations de la vie cellulaire
12. Division cellulaire et interphase

📖 1. Fondements de l’histologie et cytologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Histologie : Décrit la structure microscopique des tissus et des organes des organismes pluricellulaires.
• Cytologie : Étude de la cellule et base de l’histologie.

📝 Points essentiels

📌 L’histologie générale étudie les types fondamentaux de tissus, tandis que l’histologie spéciale décrit la structure microscopique des organes et des systèmes d’organes.

💡 Astuce mémo

Histologie générale = tissus ; histologie spéciale = organes.

📖 2. Organisation générale de la cellule

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité morphologique et fonctionnelle fondamentale de la matière vivante, la plus petite unité structurale des organismes pluricellulaires, constituée d’un noyau et d’un cytoplasme.

★ À maîtriser

📌 Le cytoplasme contient la matrice cytoplasmique, les organites et les inclusions, tandis que le noyau contient le caryoplasme avec l’enveloppe nucléaire, la chromatine et le nucléole.

Compléments

• La taille des cellules animales varie généralement entre 5 et 50 μm, mais certaines cellules mesurent moins de 5 μm et les neurones moteurs somatiques ou les ovocytes de mammifères peuvent dépasser 150 μm.

• La matrice cytoplasmique contient jusqu’à 80 % d’eau ainsi que des protéines, des lipides, des sucres et des sels.

• Les structures membranaires comprennent:

  • la membrane cellulaire
  • le réticulum endoplasmique
  • l’appareil de Golgi
  • les mitochondries
  • les lysosomes
  • les endosomes
  • les peroxysomes

💡 Astuce mémo

Cytoplasme = organites et inclusions ; noyau = information génétique.

📖 3. Membrane cellulaire et glycocalyx

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane cellulaire : Repose sur une unité membranaire de 8 à 10 nm d’épaisseur, constituée principalement de phospholipides, de cholestérol et de protéines.
• Modèle de la mosaïque fluide : Décrit une bicouche de phospholipides dont les chaînes d’acides gras non polaires se font face, tandis que les extrémités polaires sont orientées vers l’extérieur, avec des protéines membranaires mobiles.
• Glycocalyx : Couche de polysaccharides formée par les glycoprotéines et les glycolipides de la surface externe de la membrane, qui participe à la reconnaissance cellulaire, aux adhésions intercellulaires, à l’adsorption moléculaire et à la protection mécanique et chimique.

📝 Points essentiels

• Les protéines membranaires comprennent:
  • les pompes
  • les canaux
  • les récepteurs
  • les transducteurs
  • les enzymes
  • les protéines structurales

💡 Astuce mémo

Une mosaïque fluide de phospholipides porte des protéines mobiles et un manteau glucidique externe.

📖 4. Noyau, chromatine et chromosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Centre de contrôle de la cellule qui contient l’ADN organisé en chromosomes et fournit le plan de construction des autres composants cellulaires.
• Chromosome : Structure fibrillaire du caryoplasme visible surtout pendant la mitose, dont le centromère constitue la constriction primaire servant à l’ancrage des microtubules du fuseau mitotique.

★ À maîtriser

📌 L’hétérochromatine est condensée, enroulée, déshydratée et transcriptionnellement inactive, tandis que l’euchromatine est décondensée, hydratée et active pour la synthèse d’ARN.

📌 Chez les mammifères, les chromosomes XX déterminent le sexe féminin et les chromosomes XY le sexe masculin, tandis que chez les oiseaux les chromosomes XX déterminent le sexe masculin et les chromosomes XY le sexe féminin.

Compléments

• La chromatine est constituée d’ADN, de protéines basiques appelées histones et de protéines acides.

• Le nombre de chromosomes est de 46 chez l’être humain, 60 chez les bovins et les chèvres, 66 chez le cheval et l’âne, 40 chez le porc et la souris, 54 chez le mouton, 38 chez le chat, 78 chez le chien, 44 chez le lapin, 80 chez le canard et le pigeon et 78 chez la poule.

• Le corpuscule de Barr correspond à la partie hétérochromatique et génétiquement inactive de l’un des deux chromosomes X chez les femelles de mammifères.

💡 Astuce mémo

Euchromatine active et dispersée ; hétérochromatine condensée et inactive.

📖 5. Nucléole et enveloppe nucléaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléole : Structure nucléaire non membranaire qui produit l’ARN ribosomique et disparaît pendant la prophase avant de réapparaître dans les cellules filles en télophase.
• Enveloppe nucléaire : Double membrane séparée par un espace périnucléaire de 10 à 100 nm et interrompue par des pores nucléaires de 60 à 70 nm qui assurent un transport sélectif entre le noyau et le cytoplasme.

📝 Points essentiels

• Le nucléole comprend: une région granulaire de particules ribonucléoprotéiques de 15 nm, une région fibrillaire faite de fibres ribonucléiques de 3 à 5 nm, une chromatine nucléolaire

💡 Astuce mémo

Organisation nucléolaire → production d’ARN ribosomique ; pores nucléaires → échanges sélectifs.

📖 6. Organites et cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Organite à double membrane dont la membrane interne forme des crêtes ou des tubules et dont la fonction principale est de produire l’énergie cellulaire sous forme d’ATP.
• Lysosome : Vésicule membranaire contenant plus de 40 enzymes hydrolytiques capables de dégrader des macromolécules et des matériaux intracellulaires ou extracellulaires.
• Ribosome : Particule ribonucléoprotéique de 15 à 20 nm constituée d’une grande sous-unité et d’une petite sous-unité, qui participe à la synthèse des protéines selon l’information portée par l’ARN messager.
• Cytosquelette : Système de structures fibrillaires et tubulaires qui maintient la forme cellulaire, assure le transport intracellulaire, les mouvements, la division et la réparation de la cellule.
• Microtubules : Tubes creux d’environ 22 nm de diamètre constitués de tubuline, qui participent à la forme cellulaire, au transport intracellulaire, à la mitose et au mouvement des cils et des flagelles.
• Centriole : Structure cylindrique de 300 à 500 nm de longueur et de 150 nm de diamètre, dont la paroi comprend neuf triplets de microtubules et qui participe à la division mitotique et à la ciliogenèse.
• Microfilaments : Fibres d’actine de 5 à 7 nm d’épaisseur qui participent aux mouvements membranaires, à la division cellulaire, à la formation des prolongements et au maintien des organites.

★ À maîtriser

• 🔄 La production d’énergie mitochondriale comprend successivement: le cycle de Krebs, l’oxydation de l’hydrogène dans la chaîne respiratoire, la phosphorylation oxydative

📌 Les autophagolysosomes dégradent des composants de la cellule elle-même, tandis que les phagolysosomes digèrent des particules entrées par phagocytose ou pinocytose.

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes et assure principalement la synthèse des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en assure le transport et participe au métabolisme des lipides et des stéroïdes, à la détoxification et au transport ionique.

Compléments

• L’ADN mitochondrial représente 1 à 2 % de l’ADN total de la cellule et confère aux mitochondries une autonomie génétique partielle.

• 🔄 Dans les cellules glandulaires, la maturation de la sécrétion suit ces étapes: production par les polysomes du réticulum endoplasmique rugueux, transport vers la face cis de l’appareil de Golgi, maturation dans l’appareil de Golgi, séparation par la face trans dans des vésicules de sécrétion

💡 Astuce mémo

Mitochondries → ATP ; lysosomes → dégradation ; cytosquelette → forme et mouvements.

📖 7. Microtubules et filaments du cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Microtubules : Structures dynamiques composées de tubuline, dont les sous-unités alpha et bêta forment des hétérodimères, et qui participent au transport intracellulaire et aux mouvements cellulaires.
• Microfilaments : Fibres d’actine d’environ 5 à 7 nm d’épaisseur qui participent à l’ancrage et au déplacement des protéines membranaires, aux mouvements de la membrane, à la formation des prolongements et aux mouvements cellulaires.
• Microtrabécules : Ponts transversaux probablement formés par des protéines associées, qui relient les composants du cytosquelette, les organites et la membrane cellulaire.

★ À maîtriser

• La désintégration ou l’absence de formation des microtubules supprime la mitose et la phagocytose et inhibe la décharge des granules de sécrétion.

• Les cinq groupes de filaments intermédiaires sont:

  • les cytokératines des cellules épithéliales
  • la vimentine des cellules mésenchymateuses et de certaines cellules neuroectodermiques
  • la desmine des cellules musculaires
  • les neurofilaments des neurones
  • la protéine fibrillaire acide gliale des cellules de la névroglie

Compléments

📌 La baisse de température, l’augmentation de la pression hydrostatique et les ultrasons peuvent désintégrer les microtubules, tandis que la colchicine et la vincristine empêchent leur polymérisation.

• La myosine est nécessaire au mouvement, tandis que la troponine et la tropomyosine régulent l’interaction entre les microfilaments d’actine et de myosine.

💡 Astuce mémo

Microtubules dynamiques et filaments intermédiaires stables

📖 8. Inclusions et pigments cytoplasmiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Pigments exogènes : Proviennent de l’environnement extracellulaire et peuvent entrer dans la cellule par phagocytose ou pinocytose; la poussière de charbon et la suie sont captées par les macrophages alvéolaires puis transportées vers les ganglions lymphatiques.

★ À maîtriser

📌 Les inclusions cytoplasmiques sont des particules stockées dans le cytoplasme, inactives sur le plan métabolique et donc non intégrées à la cellule; elles peuvent être endogènes ou exogènes.

• L’hémosidérine apparaît dans les lysosomes des cellules du système monocyte-macrophage après la phagocytose des érythrocytes et se forme en cinq jours à partir de la ferritine en dégénérescence.

• La bilirubine et la biliverdine proviennent de la dégradation du sang dans les macrophages, sont absorbées par les hépatocytes, conjuguées à l’acide glucuronique puis déchargées dans les canalicules biliaires.

• La mélanine forme des granules brun-noir de 0,5 à 0,8 μm présents notamment dans l’épiderme, les poils, les plumes, les cellules nerveuses et la choroïde, mais elle est absente dans l’albinisme.

Compléments

• Les lipochromes sont des colorants d’origine végétale, notamment les carotènes, qui donnent une coloration jaune ou orange au tissu adipeux, au corps jaune et au cortex de la glande surrénale.

• L’hématoïdine ne contient pas de fer, se présente sous forme de cristaux ou de granules rouge-jaune et apparaît après des extravasations sanguines en 3 à 5 semaines.

💡 Astuce mémo

Dégradation de l’hémoglobine → pigments hématogènes

📖 9. Spécialisations de la surface cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycocalyx : Couche de polysaccharides située sur la face externe de la membrane cellulaire qui la protège et la stabilise, régule sélectivement la diffusion et peut agir comme antigène.
• Microvillosités : Fines évaginations cytoplasmiques d’environ 0,1 μm de diamètre qui augmentent la surface cellulaire, notamment dans l’épithélium absorbant intestinal et les tubules contournés proximaux du rein.
• Kinocil : Contient neuf doublets périphériques de microtubules disposés en cylindre autour de deux microtubules centraux, et son mouvement dépend des bras de dynéine et de l’ATP.

★ À maîtriser

📌 Les pseudopodes sont des prolongements cytoplasmiques temporaires utilisés pour le mouvement amiboïde, dont la formation repose sur l’interaction entre l’actine et la myosine.

• L’endocytose et l’exocytose transportent des macromolécules et de grosses particules à travers la membrane en modifiant localement sa configuration.

Compléments

• La membrane unitaire mesure environ 7,5 nm d’épaisseur et apparaît en microscopie électronique comme deux lignes sombres séparées par une couche claire.

• Les stéréocils sont des microvillosités très longues, d’environ 8 μm, ramifiées et immobiles.

📌 Le labyrinthe basal facilite le transport actif intense des ions entre la cellule et le tissu sous-jacent contre le gradient osmotique grâce à des pompes ioniques proches de nombreuses mitochondries.

💡 Astuce mémo

Une cellule hérissée de microvillosités, cils et pseudopodes

📖 10. Jonctions intercellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Nexus : Jonction intercellulaire contenant de nombreux canaux d’environ 1,5 nm de diamètre, formés de six sous-unités protéiques, qui permettent le passage de petites molécules et la propagation d’informations entre cellules.
• Zonula occludens : Jonction étanche située autour du pôle apical des cellules qui empêche le passage des liquides entre les cellules épithéliales et permet l’établissement d’un gradient osmotique.
• Desmosome : Jonction en disque de 0,3 à 0,5 μm de diamètre, avec une fente intercellulaire de 25 à 45 nm et des tonofilaments ancrés à une plaque dense, qui résiste aux contraintes mécaniques.
• Zonula adherens : Jonction en ceinture située autour du pôle apical, avec une fente intercellulaire de 15 à 20 nm et des filaments d’actine ancrés du côté cytoplasmique.

★ À maîtriser

• 🔄 De l’apical vers le basal, le complexe jonctionnel associe:
  1. la zonula occludens
  2. la zonula adherens
  3. les desmosomes

Compléments

📌 Les hémidesmosomes ont l’apparence de demi-desmosomes et relient les cellules à la lame basale plutôt qu’à une cellule voisine.

💡 Astuce mémo

Occludens → adherens → desmosome, de l’apical vers le basal

📖 11. Manifestations de la vie cellulaire

★ À maîtriser

• 🔄 Le métabolisme cellulaire comprend successivement: l’entrée des substances, leur transformation chimique et leur reconstruction intracellulaire, leur élimination hors de la cellule

• Lors de la phagocytose, la cellule entoure une grosse particule avec des prolongements cytoplasmiques, l’enferme dans un phagosome, la digère avec des enzymes lysosomales, puis l’excrète ou la stocke sous forme d’inclusion.

📌 La pinocytose absorbe des liquides ou des substances submicroscopiques dans des vésicules, et elle peut être non spécifique avec des vésicules lisses ou médiée par des récepteurs avec des vésicules recouvertes de clathrines.

📌 L’excitabilité est la capacité d’une cellule à répondre à des stimuli mécaniques, thermiques, chimiques ou lumineux, tandis que la conductivité correspond à la propagation de l’impulsion produite par cette excitation.

Compléments

• La pinocytose non spécifique assure notamment le transport de substances à travers les cellules endothéliales des capillaires, tandis que la pinocytose médiée par les récepteurs participe par exemple à l’importation du fer lié à la ferritine.

📌 La croissance correspond à l’augmentation active de la taille cellulaire par construction de structures grâce au métabolisme, tandis que le gonflement est une augmentation passive du volume.

💡 Astuce mémo

Entrer, transformer, éliminer : endocytose → métabolisme → exocytose

📖 12. Division cellulaire et interphase

🔑 Notions clés & Définitions

• Endomitose : Consiste en des réplications chromosomiques répétées sans division du noyau ni du cytoplasme, ce qui produit des cellules polyploïdes, notamment les mégacaryocytes.

📝 Points essentiels

• 🔄 La mitose comprend successivement:

  1. la prophase
  2. la métaphase
  3. l’anaphase
  4. la télophase

• Pendant la prophase, les chromosomes se condensent, les centrioles migrent vers les pôles, le nucléole disparaît, le fuseau mitotique se forme et l’enveloppe nucléaire se désintègre.

• Pendant la métaphase, les chromosomes doubles s’alignent dans le plan équatorial du fuseau mitotique et leurs chromatides sont réunies au niveau du centromère.

• Pendant l’anaphase, les chromatides sœurs se séparent avec leurs kinétochores et migrent vers les centrioles grâce au raccourcissement des microtubules kinétochoriens.

• Pendant la télophase, les chromosomes se déroulent et s’hydratent, une nouvelle enveloppe nucléaire se forme et le cytoplasme se divise par étranglement équatorial.

• 🔄 L’interphase comprend:

  1. G1, phase postmitotique sans synthèse d’ADN
  2. S, phase de réplication de l’ADN
  3. G2, phase de préparation de la mitose après achèvement de la réplication

📌 La mitose produit des cellules filles complètement identiques et diploïdes, tandis que la méiose transforme une cellule diploïde en cellules haploïdes souvent appelées gamètes et intervient dans la reproduction sexuée.

💡 Astuce mémo

Prophase → métaphase → anaphase → télophase

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des compartiments cellulaires

Principales jonctions intercellulaires