★ À maîtriser
L’organisation du vivant se décrit de l’atome à la molécule, puis à la cellule, au tissu, à l’organe, au système et à l’organisme.
Un organe est constitué de tissus et assure une fonction déterminée par les tissus qui le composent.
Compléments
Un organisme vivant mesure généralement de l’ordre du mètre et est constitué de systèmes.
Les cinq types de tissus mentionnés sont :
Les trois grands types de molécules cités sont :
Atome → molécule → cellule → tissu → organe → système → organisme
📌 Un organisme unicellulaire accomplit toutes les fonctions nécessaires à sa vie dans une seule cellule, tandis qu’un organisme pluricellulaire possède des cellules différenciées et spécialisées.
★ À maîtriser
Compléments
Les bactéries mesurent environ 1 à 4 μm et leur ADN est généralement circulaire, souvent sous la forme d’un chromosome unique regroupé dans le nucléoïde.
La cellule procaryote comprend une membrane plasmique et une paroi bactérienne, parfois protégée par une capsule, et peut porter des pili ou un flagelle.
Les cellules eucaryotes mesurent environ 8 à 100 μm.
Le procaryote garde son ADN dans un nucléoïde ; l’eucaryote l’enferme dans un noyau.
★ À maîtriser
La microscopie optique utilise un flux de photons, tandis que la microscopie électronique utilise un flux d’électrons.
En microscopie optique, la lumière traverse l’échantillon puis est déviée successivement par l’objectif et l’oculaire pour former une image agrandie.
La limite de résolution indiquée est de 0,25 μm pour le microscope optique et de 100 μm pour l’œil humain.
Le microscope électronique fonctionne sous vide avec un faisceau d’électrons et peut atteindre un grossissement de 800 000 fois selon la description du cours.
La microscopie optique à fond clair observe des structures préalablement colorées, tandis que le fond noir permet d’observer des échantillons non colorés vivants et en mouvement.
Compléments
Le microscope optique permet un grossissement maximal d’environ 1 000 fois et comporte des objectifs de ×4, ×10, ×20, ×40 et ×100; l’objectif ×100 requiert de l’huile d’immersion.
La microscopie électronique comprend quatre modes :
La microscopie à fluorescence utilise des fluorochromes, notamment le DAPI pour mettre en évidence le noyau, et permet de détecter simultanément des structures et des composés chimiques.
La microscopie confocale produit une image tridimensionnelle de l’objet observé.
Le photon traverse l’échantillon en optique ; l’électron le sonde en microscopie électronique.
★ À maîtriser
Compléments
Pour la microscopie optique, la fixation utilise du formol ou du paraformaldéhyde, tandis que la microscopie électronique emploie du glutaraldéhyde ou du tétroxyde d’osmium.
L’inclusion se fait dans la paraffine en microscopie optique et dans une résine époxy ou hydrosoluble en microscopie électronique.
Les coupes semi-fines destinées à l’optique mesurent environ 1 μm, tandis que les coupes extrafines destinées à l’électronique mesurent moins de 100 nm.
La microscopie électronique utilise des sels minéraux lourds tels que l’uranium, le plomb ou le tungstène pour le contraste, tandis que la microscopie optique utilise des colorants ou des fluorochromes.
Prélever, fixer, déshydrater, inclure, couper, étaler, fixer, déparaffiner, réhydrater, colorer, monter.
★ À maîtriser
Une cellule comprend une membrane plasmique qui délimite un espace intérieur contenant le cytoplasme et les organites.
La membrane plasmique est formée d’une double couche de phospholipides et contient du cholestérol, des protéines membranaires et des glucides du côté extérieur.
Compléments
★ À maîtriser
📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes et synthétise des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse ne porte pas de ribosomes et synthétise des lipides.
Dans le RER, les ribosomes traduisent les ARNm avec l’intervention des ARNt, puis les protéines solubles entrent dans la lumière du réticulum où elles subissent un contrôle de qualité avant leur maturation ultérieure dans l’appareil de Golgi.
Le REL participe à :
L’appareil de Golgi reçoit les protéines par sa face cis, les modifie et contrôle leur qualité, puis les concentre dans des vésicules qui peuvent être libérées par exocytose.
La mitochondrie possède une double membrane, dont la membrane interne forme des crêtes, et une matrice contenant des enzymes de la respiration cellulaire.
La respiration cellulaire dégrade des nutriments simples comme le glucose en présence d’oxygène et permet aux mitochondries de produire de l’ATP, source d’énergie utilisée notamment pour la synthèse et le transport actif.
Compléments
Le signal d’adressage au RER est une séquence de 16 à 30 acides aminés située à l’extrémité N-terminale de la protéine en cours de synthèse et reconnue par la particule SRP.
La N-glycosylation, plus fréquente que l’O-glycosylation, concerne l’asparagine des protéines synthétisées au niveau du RER.
Les ribosomes sont constitués d’une grande sous-unité 60S et d’une petite sous-unité 40S, produites dans le nucléole puis assemblées dans le cytoplasme.
🔄 L’exocytose se déroule ainsi : la vésicule migre dans le cytoplasme, la vésicule fusionne avec la membrane plasmique, le contenu est libéré dans le milieu extracellulaire
Lors de la phagocytose, un phagocyte englobe un agent pathogène dans un phagosome, qui fusionne avec un lysosome pour former un phagolysosome où l’agent est exposé aux enzymes digestives.
L’ADN mitochondrial est circulaire et provient uniquement de la mère; chez l’être humain, les mitochondries synthétisent 13 protéines à partir de leur propre matériel génétique, soit environ 1 % de leurs protéines.
Les vacuoles des cellules végétales adultes contiennent la sève cellulaire, notamment des sucres, des acides aminés, des sels minéraux et des pigments solubles dans l’eau.
RER : protéines ; REL : lipides, détoxification et calcium.
★ À maîtriser
Compléments
Le noyau est visible pendant l’interphase et n’est pas visible pendant la division cellulaire selon la description du cours.
La phase G0 correspond à un état de latence où la cellule accomplit sa fonction sans se préparer à une division.
Le nucléole participe à la synthèse des ARN ribosomiques ainsi qu’à la formation et à l’assemblage des sous-unités ribosomiques.
G1 : croissance, S : duplication de l’ADN, G2 : préparation à la division.
★ À maîtriser
L’enveloppe nucléaire est constituée de deux bicouches lipidiques séparées par un espace intermembranaire, et sa membrane externe est continue avec celle du réticulum endoplasmique rugueux.
L’enveloppe nucléaire possède environ 3 000 à 4 000 pores qui permettent les échanges nucléocytoplasmiques de molécules hydrosolubles.
Compléments
La lamina nucléaire, formée notamment de lamines, tapisse la face interne de l’enveloppe nucléaire et contribue à sa forme et à sa rigidité; elle se désassemble et se réassemble au cours de la division cellulaire.
En microscopie électronique à transmission, le complexe du pore nucléaire présente une symétrie octogonale, un diamètre externe de 120 nm et une épaisseur d’environ 100 nm.
★ À maîtriser
📌 Les molécules de poids moléculaire inférieur à 60 kDa traversent passivement le pore nucléaire, tandis que le transport des molécules de poids moléculaire supérieur à 60 kDa est actif, sélectif et énergivore.
📌 Les protéines destinées à l’importation portent un signal NLS, tandis que celles destinées à l’exportation portent un signal NES, deux courtes séquences peptidiques de la protéine.
Compléments
Le complexe du pore nucléaire contient de nombreuses copies d’environ 50 nucléoporines, ou Nup, caractérisées par des répétitions FG, des domaines d’interaction protéique et une O-glycosylation.
Les molécules importées comprennent :
Les molécules exportées comprennent :
Les principales karyophérines sont :
Lors de l’importation, un cargo portant NLS se lie à l’importine alpha puis à l’importine bêta, traverse le pore par interaction avec les répétitions FG, puis Ran-GTP provoque sa dissociation dans le noyau et les importines retournent au cytoplasme.
🔄 L’exportation d’un cargo se déroule ainsi :
NLS importe vers le noyau, NES exporte vers le cytoplasme
★ À maîtriser
📌 Chez les eucaryotes, la transcription se déroule dans le noyau, tandis que la traduction se déroule dans le cytoplasme, notamment au niveau du réticulum endoplasmique rugueux.
Compléments
Parce qu’elle est en partie constituée de réticulum endoplasmique rugueux et en continuité avec le réticulum endoplasmique lisse, l’enveloppe nucléaire participe à la synthèse des protéines et des phospholipides.
Dans le nucléoplasme, l’ADN nucléaire est décondensé sous forme de chromatine pendant l’interphase et condensé sous forme de chromosomes pendant la division cellulaire.
Transcription dans le noyau, traduction hors du noyau
★ À maîtriser
Compléments
Le nucléole contient :
Chez les eucaryotes supérieurs, le nucléole apparaît pendant l’interphase et disparaît pendant la mitose et la méiose; sa taille dépend de l’activité cellulaire et une cellule en possède généralement un, parfois plusieurs.
Les ribosomes mesurent environ 200 Å et comprennent une petite sous-unité de 40S et une grande sous-unité de 60S, distinguées par leur coefficient de sédimentation.
L’ARNr 18S s’associe à des protéines ribosomales pour former la sous-unité 40S, tandis que les ARNr 5,8S, 28S et 5S s’associent à des protéines ribosomales pour former la sous-unité 60S.
45S donne 18S, 5,8S et 28S ; 5S complète les quatre ARNr
★ À maîtriser
La chromatine eucaryote est constituée d’environ 35 % d’ADN et 65 % de protéines; son unité fondamentale est le nucléosome.
Les niveaux de compaction décrits mesurent 11 nm, 30 nm, 300 nm et 700 nm, ce dernier niveau correspondant aux chromosomes visibles en mitose ou en méiose.
📌 L’euchromatine est peu condensée, accessible aux enzymes et compatible avec la transcription et la réplication, tandis que l’hétérochromatine est fortement condensée et inaccessible aux enzymes.
Compléments
L’octamère du nucléosome contient deux molécules de chacune des histones H2A, H2B, H3 et H4; 146 paires de nucléotides d’ADN s’y enroulent 1,7 fois.
Les nucléosomes sont reliés par une région d’ADN internucléosomique, et l’association de cet ADN de liaison aux nucléosomes forme la chromatine.
📌 L’hétérochromatine constitutive, principalement composée de séquences répétées et pauvre en gènes, se situe notamment près des centromères et des télomères, tandis que l’hétérochromatine facultative peut comprendre des régions codantes comme le chromosome X inactif chez les femelles de mammifères.
Euchromatine accessible, hétérochromatine condensée
★ À maîtriser
Les bases azotées de l’ADN sont :
Une cellule diploïde humaine possède 46 chromosomes, soit 23 paires comprenant 22 paires d’autosomes et une paire de chromosomes sexuels, XX chez la femme et XY chez l’homme.
La préparation d’un caryotype comprend la mise en culture des cellules, leur blocage en métaphase par la colchicine, un choc hypotonique, la fixation et l’étalement des chromosomes, puis leur coloration et leur classement.
Compléments
La structure en double hélice de l’ADN a été découverte par Watson et Crick en 1953; ses deux brins antiparallèles sont complémentaires, avec A appariée à T par deux liaisons hydrogène et G appariée à C par trois liaisons hydrogène.
Le caryotype classe et colore les chromosomes d’un individu afin de détecter des anomalies chromosomiques autosomiques ou sexuelles.
Après la réplication, un chromosome comporte deux chromatides reliées par un centromère; chaque chromatide possède un bras court p et un bras long q, et les extrémités sont des télomères dont les répétitions diminuent avec l’âge.
Les chromosomes métacentriques ont un centromère médian et deux bras égaux, les chromosomes acrocentriques ont des bras de tailles inégales, et les chromosomes télocentriques ont un bras p si réduit qu’il n’est pas visible.
Le marquage en bandes G utilise un traitement à la trypsine, le marquage en bandes R un traitement par la chaleur, le marquage C révèle l’hétérochromatine constitutive avec du sulfate de baryum et le nitrate d’argent révèle les régions NOR.
★ À maîtriser
En prométaphase, les chromosomes s’attachent aux microtubules kinétochoriens et se déplacent vers le plan équatorial; en métaphase, ils y sont alignés au maximum de condensation.
En anaphase A, les chromatides se séparent au niveau du centromère et migrent vers des pôles opposés grâce au raccourcissement des microtubules kinétochoriens; en anaphase B, les microtubules polaires allongent la cellule.
Compléments
En prophase, les chromosomes se condensent, le nucléole disparaît, l’enveloppe nucléaire se fragmente et les centrosomes s’éloignent en organisant le fuseau mitotique.
En télophase, les chromosomes arrivent aux pôles, l’enveloppe nucléaire et les nucléoles réapparaissent, puis la cytodiérèse sépare les cytoplasmes par contraction d’un anneau d’actine et de myosine II.
La quantité d’ADN passe de Q en G1 à 2Q après réplication et reste à 2Q jusqu’à la métaphase, puis revient à Q après la séparation des chromosomes en anaphase.
Prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase
★ À maîtriser
📌 La première division méiotique est réductionnelle, car elle réduit de moitié le nombre de chromosomes, tandis que la seconde est équationnelle, car elle conserve ce nombre.
Le crossing-over de la prophase I produit un brassage intrachromosomique par échange de matériel héréditaire entre chromatides homologues.
En métaphase I, les tétrades s’alignent de part et d’autre du plan équatorial, puis en anaphase I les chromosomes homologues migrent aléatoirement vers les pôles, produisant un brassage interchromosomique.
En méiose II, les chromosomes s’alignent sur la plaque équatoriale en métaphase II, les chromatides sœurs se séparent en anaphase II et la télophase II produit quatre cellules haploïdes à chromosomes monochromatidiens.
Compléments
Le complexe synaptonémal comprend : un élément central portant le nodule de recombinaison, deux éléments latéraux, des filaments transversaux
Après la télophase I, les deux cellules sont haploïdes mais leurs chromosomes ont encore deux chromatides; l’intercinèse qui précède la méiose II ne comporte pas de duplication des chromosomes.
Leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, diacinèse
★ À maîtriser
Les membranes cellulaires sont des bicouches phospholipidiques dans lesquelles d’autres structures s’insèrent de façon asymétrique et non homogène.
La composition moyenne d’une membrane est de 40 % de lipides, 52 % de protéines et 8 % de glucides, avec environ 50 molécules de lipides par molécule de protéine.
Compléments
En microscopie électronique, une membrane présente une trilamination composée d’un feuillet clair d’environ 3 nm entre deux feuillets sombres d’environ 2,5 nm chacun, pour une épaisseur totale d’environ 8 nm.
Les mouvements des lipides membranaires comprennent :
★ À maîtriser
Compléments
Les exemples de glycérophospholipides cités sont :
La sphingomyéline est un sphingophospholipide formé par l’association de sphingosine, d’un acide gras, d’acide phosphorique et d’un alcool de type choline.
Les glycolipides associent un lipide à des glucides et comprennent les glycéroglycolipides et les sphingoglycolipides; les glycolipides de la membrane des globules rouges contribuent à définir le groupe sanguin.
Le cholestérol est amphiphile et comprend un noyau stéroïde hydrophobe, une queue hydrophobe et une fonction alcool hydrophile.
★ À maîtriser
Compléments
Comparaison des types cellulaires
| Type | Organisation | Reproduction |
|---|---|---|
| Procaryote | Nucléoïde non séparé du cytoplasme | Bipartition chez les bactéries |
| Eucaryote | Noyau et compartiments internes | Mitose ou méiose |
| Acaryote | Sans noyau ni organites | Dans une cellule hôte |
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1. En observant un organisme, une biologiste passe d’une molécule à une cellule, puis à un tissu et à un organe. Quel niveau vient ensuite dans l’organisation du vivant ?
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Quelles sont les échelles successives d’organisation du vivant, de la plus petite à la plus grande ?
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De quoi un organe est-il constitué ?
De tissus.
Qu’est-ce qu’un tissu ?
Un regroupement de cellules assurant la même fonction.
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