Fiche de révision : Organisation cellulaire et tissulaire

📋 Plan du Cours

1. Bases anatomiques et niveaux d’organisation
2. Atomes, liaisons et solutions
3. Biomolécules et fonctions cellulaires
4. Tissus, organes et systèmes
5. Homéostasie et repères anatomiques
6. Théorie cellulaire et types cellulaires
7. Organisation de la cellule et membrane
8. Périphérie et membrane plasmique
9. Jonctions et échanges membranaires
10. Cytosol, noyau et cycle cellulaire
11. Réseau membranaire interne
12. Mitochondries et respiration
13. Cytosquelette cellulaire
14. Organisation des tissus
15. Définition et caractéristiques de l’apoptose
16. Mécanismes moléculaires de l’apoptose
17. Rôles physiologiques de l’apoptose
18. Transformation cellulaire et cancer

📅 Repères chronologiques

1. 1665Robert Hooke invente le mot cellule en observant du liège
2. 1861Louis Pasteur démontre que la génération spontanée n’a pas lieu
3. 1972Kerr et coll. ont introduit la notion d’apoptose pour désigner une forme de mort cellulaire distincte de la nécrose.

📖 1. Bases anatomiques et niveaux d’organisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Niveaux d’organisation : Les six niveaux d’organisation du corps humain sont, du plus petit au plus grand, les niveaux chimique, cellulaire, tissulaire, des organes, systémique et de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 L’anatomie étudie la structure du corps et les relations entre ses structures, tandis que la physiologie étudie le fonctionnement de ses différentes parties.

📌 La structure d’une partie du corps détermine généralement sa fonction.

• Les besoins physiques fondamentaux sont:
  • l’eau
  • la nourriture
  • les matériaux de base
  • l’oxygène
  • la chaleur
  • la pression

Compléments

📌 Chaque niveau d’organisation représente l’association d’unités du niveau inférieur, les niveaux chimique et cellulaire constituant les niveaux de base.

💡 Astuce mémo

Du plus grand au plus petit : organisme → système → organe → tissu → cellule → chimie

📖 2. Atomes, liaisons et solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, autour duquel se déplacent des électrons.

• Liaison hydrogène : Se forme lorsqu’un hydrogène lié par covalence à un atome électronégatif est attiré par un autre atome électronégatif, notamment l’oxygène ou l’azote.

★ À maîtriser

• Le corps humain est constitué à 96 % de carbone, d’azote, d’oxygène et d’hydrogène.

📌 Un cation est un atome ou groupe d’atomes qui a perdu des électrons, tandis qu’un anion a gagné des électrons.

📌 Une liaison covalente met en commun des électrons, tandis qu’une liaison ionique résulte d’un transfert d’électrons et de l’attraction entre ions opposés.

• L’osmose correspond au déplacement passif de l’eau à travers une membrane semi-perméable, du compartiment le moins concentré en solutés vers le compartiment le plus concentré.

Compléments

📐 Formule - Pour un atome, le nombre de neutrons est donné par $N=A-Z$.

💡 Astuce mémo

Cation : perte d’électrons ; anion : gain d’électrons

📖 3. Biomolécules et fonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Les glucides comprennent les monosaccharides, les disaccharides et les polysaccharides et servent notamment de source d’énergie, de carbone ou de matériau de construction.
• Lipides : Les lipides sont des molécules hydrophobes comprenant notamment les triacylglycérols, les phosphoglycérolipides et les stéroïdes.
• Protéines : Les protéines sont des polymères d’acides aminés aux fonctions diverses, notamment enzymatiques, structurales, de transport, hormonales, réceptrices, motrices et de défense.
• Acides nucléiques : Polymères de nucléotides qui emmagasinent et transmettent l’information génétique et participent à son expression.

• Enzyme : Protéine qui accélère une réaction chimique, agit à très faible concentration et reste spécifique d’une réaction ou d’un type de réaction.

📖 4. Tissus, organes et systèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu : Groupe de cellules semblables qui assurent une même fonction spécialisée.
• Organe : Ensemble structural et fonctionnel composé de plusieurs types de tissus qui assurent de façon coordonnée une fonction déterminée.
• Système : Ensemble structural et fonctionnel composé d’au moins deux organes et de tissus qui assurent une même fonction ou un ensemble de fonctions.

📝 Points essentiels

• Les quatre tissus fondamentaux sont:
  • le tissu épithélial
  • le tissu conjonctif et de soutien
  • le tissu musculaire
  • le tissu nerveux

📖 5. Homéostasie et repères anatomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Processus qui maintient une stabilité relative du milieu intérieur afin que les fonctions métaboliques cellulaires se déroulent efficacement.

📝 Points essentiels

• 🔄 La position anatomique de référence se caractérise par:
  1. un sujet debout face à l’observateur
  2. les membres inférieurs joints
  3. le regard horizontal
  4. les bras le long du corps
  5. les avant-bras et les mains en supination

📌 Le plan sagittal médian sépare le corps en parties droite et gauche, le plan frontal en parties antérieure et postérieure, et le plan transverse en parties supérieure et inférieure.

• La cavité dorsale comprend les cavités crânienne et vertébrale, tandis que la cavité ventrale comprend les cavités thoracique, abdominale et pelvienne.

💡 Astuce mémo

Supérieur vers la tête ; inférieur vers les pieds

📖 6. Théorie cellulaire et types cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie cellulaire : La théorie cellulaire affirme que tous les êtres vivants sont faits de cellules, que la cellule est le plus petit objet vivant autonome et qu’une cellule provient de la division d’une autre cellule.

★ À maîtriser

📌 Une cellule eucaryote possède un noyau contenant l’ADN, tandis qu’une cellule procaryote dépourvue de noyau possède un nucléoïde dans le cytoplasme.

Compléments

• Chez les organismes pluricellulaires, la différenciation transforme les cellules issues du zygote en cellules spécialisées aux caractéristiques structurales et fonctionnelles propres.

💡 Astuce mémo

Observer → comparer → réfuter la génération spontanée

📖 7. Organisation de la cellule et membrane

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule eucaryote : Cellule compartimentée dont l’ADN est enfermé dans un noyau et dont les compartiments ont des fonctions spécialisées.
• Membrane plasmique : Délimite la cellule et assure les échanges entre la cellule et le milieu extracellulaire.
• Bicouche lipidique : Formée de phospholipides amphiphiles dont les parties hydrophiles sont orientées vers les milieux aqueux et les parties hydrophobes interagissent entre elles.

★ À maîtriser

• Une cellule eucaryote comprend typiquement un noyau, un cytoplasme et une membrane plasmique.

• Les ribosomes fabriquent les protéines, l’appareil de Golgi trie et sécrète les produits cellulaires, les lysosomes hydrolysent les macromolécules et les mitochondries produisent de l’ATP par la respiration cellulaire.

Compléments

• Le cytosquelette est un réseau de fibres protéiques qui maintient la forme de la cellule et participe à sa division et à sa mobilité.

💡 Astuce mémo

Une cellule comme une ville : noyau central, organites spécialisés et membrane frontière

📖 8. Périphérie et membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Matrice extracellulaire : Structure composée principalement de fibres glycoprotéiques qui sert d’interface entre la cellule et son environnement.
• Bicouche phospholipidique : Résulte de l’organisation des phospholipides amphiphiles, avec leurs têtes hydrophiles orientées vers les milieux aqueux et leurs queues hydrophobes dirigées vers l’intérieur.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique présente une structure tripartite composée de deux feuillets hydrophiles séparés par un niveau hydrophobe.

• Le glycocalyx est l’ensemble des petits glucides portés par certaines protéines et certains lipides du côté externe de la membrane plasmique.

📌 Les protéines transmembranaires traversent la membrane, tandis que les protéines périphériques se situent sur l’un de ses côtés sans la traverser.

Compléments

• Une augmentation de la saturation des queues hydrophobes augmente la fluidité membranaire, tandis qu’une augmentation du cholestérol la diminue tout en empêchant le gel à basse température.

💡 Astuce mémo

Hydrophile au contact de l’eau, hydrophobe au centre

📖 9. Jonctions et échanges membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport passif : Déplacement d’une substance à travers une membrane sans apport d’énergie, selon son gradient de concentration.
• Osmose : Ensemble des mouvements passifs de l’eau à travers une membrane, de la région où les solutés sont les moins concentrés vers celle où ils sont les plus concentrés.

★ À maîtriser

• Les jonctions serrées forment une barrière presque imperméable entre les cellules, tandis que les jonctions lacunaires permettent le passage d’ions et de petites molécules entre leurs cytosols.

• La diffusion simple traverse directement la bicouche lipidique, tandis que la diffusion facilitée utilise des protéines spécifiques comme les canaux ou les perméases.

• Le transport actif primaire utilise directement l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP, tandis que le transport actif secondaire utilise le gradient d’un autre soluté transporté passivement.

Compléments

📌 Dans un symport, deux solutés se déplacent dans le même sens, tandis que dans un antiport ils se déplacent dans des sens opposés.

💡 Astuce mémo

Passif selon le gradient, actif contre le gradient

📖 10. Cytosol, noyau et cycle cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosol : Liquide fondamental de la cellule, riche en ions et en protéines dissoutes, dans lequel se trouvent les ribosomes.
• Noyau : Compartiment cellulaire qui stocke l’information génétique sous forme d’ADN associé à des protéines.

📝 Points essentiels

• L’enveloppe nucléaire est une double membrane percée de pores qui laissent passer les protéines et les ARN, mais pas l’ADN.

• 🔄 L’interphase comprend successivement:

  1. G1 assure la croissance et l’expression génétique
  2. S permet la réplication de l’ADN
  3. G2 prépare la division

• 🔄 La mitose se déroule selon les phases suivantes:
  1. Prophase
  2. Métaphase
  3. Anaphase
  4. Télophase
  5. Cytodiérèse

📌 La méiose comprend une division réductionnelle qui sépare les chromosomes homologues puis une division équationnelle qui sépare les chromatides, aboutissant à quatre cellules haploïdes à 23 chromosomes.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → mitose

📖 11. Réseau membranaire interne

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil de Golgi : Ensemble de dictyosomes qui modifie, trie et emballe les protéines et les lipides destinés aux membranes ou à la sécrétion.
• Lysosome : Organite à pH acide, environ 5 contre environ 7 dans le cytosol, qui contient des enzymes hydrolytiques capables de dégrader des molécules biologiques.

★ À maîtriser

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes et assure la maturation des protéines membranaires ou sécrétées, tandis que le réticulum endoplasmique lisse est dépourvu de ribosomes et synthétise des lipides.

📌 La sécrétion constitutive est spontanée et régulière, tandis que la sécrétion contrôlée répond à un stimulus extérieur hormonal ou nerveux.

Compléments

• Les peroxysomes détoxifient la cellule en dégradant notamment les acides gras très longs et l’alcool, avec production d’espèces réactives de l’oxygène comme le peroxyde d’hydrogène.

💡 Astuce mémo

REG → Golgi → membrane, lysosome ou sécrétion

📖 12. Mitochondries et respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Organite pluricompartimenté qui produit l’essentiel de l’ATP cellulaire grâce à la respiration cellulaire.
• Organite semi-autonome : Possède son propre ADN et des ribosomes, tout en dérivant d’anciennes cellules procaryotes.

★ À maîtriser

• La membrane interne mitochondriale forme des crêtes riches en ATP synthases, tandis que la matrice contient notamment des ribosomes et des inclusions.

• Lors de la respiration mitochondriale, les électrons des NADH et FADH2 alimentent une chaîne respiratoire qui crée un gradient de protons utilisé par les ATP synthases pour produire de l’ATP.

Compléments

• La synthèse du cortisol associe les mitochondries et le réticulum endoplasmique lisse : le cholestérol devient prégnénolone dans la mitochondrie, puis hydroxyprogestérone dans le REL, avant de retourner dans la mitochondrie pour former le cortisol.

💡 Astuce mémo

Gradient de protons → synthèse d’ATP

📖 13. Cytosquelette cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Réseau de protéines fibreuses du cytosol qui forme l’armature des cellules animales et organise leur forme.

★ À maîtriser

• Les microtubules sont des tubes de tubuline de 25 nm de diamètre, résistants à la compression et orientés avec une extrémité moins et une extrémité plus.

• Les microfilaments d’actine résultent de la polymérisation de l’actine globulaire en actine filamenteuse et supportent la tension cellulaire.

Compléments

• Les filaments intermédiaires mesurent 8 à 12 nm et possèdent une composition variée comprenant notamment les lamines et les kératines.

• Les microtubules servent de rails au transport vésiculaire, réalisé par des protéines motrices ATP-dépendantes comme la dynéine et la kinésine.

💡 Astuce mémo

Microtubules, filaments intermédiaires, microfilaments : M-FI-M

📖 14. Organisation des tissus

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu épithélial : Constitué de cellules jointives reliées par des jonctions intercellulaires et attachées à une lame basale.
• Tissu conjonctif : Constitué de cellules non jointives séparées par une matrice extracellulaire qui les maintient ensemble.
• Tissu musculaire : Constitué de cellules allongées, excitables et contractiles, capables de propager un signal électrique le long de leur membrane plasmique.
• Tissu nerveux : Regroupe des cellules qui assurent globalement la communication dans l’organisme et possèdent des prolongements cytoplasmiques.
• Organe : Assemblage organisé de plusieurs tissus dans un ensemble fonctionnel assurant une ou plusieurs fonctions précises.

💡 Astuce mémo

Épithélial, conjonctif, musculaire, nerveux : ÉCMN

📖 15. Définition et caractéristiques de l’apoptose

🔑 Notions clés & Définitions

• Apoptose : Forme active, régulée et génétiquement programmée de mort cellulaire déclenchée par des signaux internes ou externes et nécessaire à l’élimination des cellules superflues ou dangereuses.

★ À maîtriser

• Lors de l’apoptose, la cellule s’arrondit et diminue de volume, la chromatine se condense, la membrane bourgeonne, le noyau se fragmente et des corps apoptotiques se forment.

📌 L’apoptose conserve l’intégrité de la membrane plasmique et élimine généralement des cellules isolées sans inflammation, tandis que la nécrose répand le contenu cellulaire, déclenche une inflammation et peut éliminer de nombreuses cellules.

• Les principales caractéristiques biochimiques de l’apoptose sont: l’activation des caspases, la perméabilisation de la membrane externe mitochondriale, la fragmentation de l’ADN

Compléments

• Chez l’être humain, entre 50 et 70 milliards de cellules meurent chaque jour par apoptose.

💡 Astuce mémo

Apoptose : membrane intacte et inflammation évitée ; nécrose : contenu répandu et inflammation déclenchée

📖 16. Mécanismes moléculaires de l’apoptose

🔑 Notions clés & Définitions

• Caspases : Protéases qui participent à l’exécution de l’apoptose en clivant des protéines cellulaires.

📝 Points essentiels

• Les protéines de la famille Bcl-2 régulent la perméabilisation de la membrane externe mitochondriale, tandis que les caspases exécutent l’apoptose en clivant des protéines essentielles aux fonctions cellulaires normales.

• La perméabilisation de la membrane mitochondriale libère le cytochrome c, qui participe à la formation de l’apoptosome et à l’activation des procaspases 9, puis de la caspase 3 effectrice.

📌 La voie extrinsèque de l’apoptose est déclenchée par l’activation de récepteurs membranaires, tandis que la voie intrinsèque ou mitochondriale est déclenchée par la libération de facteurs apoptogènes après perméabilisation mitochondriale.

💡 Astuce mémo

Perméabilisation mitochondriale → cytochrome c → apoptosome → caspase 3

📖 17. Rôles physiologiques de l’apoptose

★ À maîtriser

• Au cours du développement du système nerveux, l’apoptose élimine des neurones qui ont établi des connexions inappropriées ou qui n’ont établi aucune connexion, ainsi que des cellules gliales n’ayant pas établi de contact étroit avec un neurone.

• Lors de la mise en place du système immunitaire, l’apoptose élimine plus de 95 % des lymphocytes B et T produits en excès lorsqu’ils portent des récepteurs susceptibles de reconnaître des antigènes du soi.

📌 Dans les tissus adultes, l’homéostasie repose sur un équilibre entre division cellulaire et mort cellulaire, tandis qu’une augmentation de la division ou une diminution de l’apoptose augmente le nombre de cellules et peut former une tumeur.

Compléments

• Lors de la formation des doigts chez les vertébrés, l’apoptose massive des cellules interdigitale fait disparaître les tissus interdigitaux et permet l’individualisation des doigts.

• L’apoptose contribue à la différenciation sexuelle embryonnaire en détruisant le canal de Müller chez le mâle et le canal de Wolff chez la femelle.

• L’apoptose élimine des cellules endommagées ou infectées en réponse à des dommages de l’ADN, une blessure physique, une ischémie, un stress oxydatif, un stress du réticulum endoplasmique ou une infection virale.

💡 Astuce mémo

Élimination sélective → développement, homéostasie et protection de l’organisme

📖 18. Transformation cellulaire et cancer

🔑 Notions clés & Définitions

• Cancer : Regroupe plus d’une centaine de maladies caractérisées par une croissance cellulaire incontrôlée résultant notamment de l’accumulation d’anomalies génétiques et épigénétiques.
• Proto-oncogènes : Gènes normaux qui codent des protéines régulant positivement le cycle cellulaire et qui peuvent devenir des oncogènes après une mutation particulière.
• Gènes suppresseurs de tumeurs : Codent des protéines régulatrices négatives qui peuvent empêcher la division cellulaire incontrôlée, notamment en bloquant la progression du cycle jusqu’à l’achèvement d’événements nécessaires.

★ À maîtriser

• 🔄 Les principales étapes de formation d’une tumeur maligne sont:
  1. cellule génétiquement modifiée
  2. hyperplasie
  3. dysplasie
  4. cancer in situ
  5. cancer invasif avec métastases possibles

📌 Une cellule normale possède un nombre de divisions limité, dépend des facteurs de croissance, subit l’inhibition de contact et peut entrer en apoptose, tandis qu’une cellule transformée échappe à ces signaux et peut devenir immortelle.

• Une mutation de p53 peut empêcher la détection des erreurs de l’ADN, la stimulation de sa réparation et le déclenchement de l’apoptose lorsque la cellule est irrécupérable.

• En l’absence de p53 fonctionnelle, la production de p21 diminue, l’activation des Cdk n’est plus efficacement bloquée, le point de contrôle G1 est compromis et la cellule peut passer de G1 à S malgré des conditions défavorables.

Compléments

• Les facteurs inducteurs de transformation néoplasique comprennent:

  • des agents chimiques
  • des radiations ionisantes
  • certains virus
  • le tabagisme
  • l’alcoolisme
  • les UVB
  • les polluants atmosphériques
  • des prédispositions familiales

• Le tabagisme est présenté comme étant à l’origine de 22 % des cas de cancers.

• Les protéines Rb, p53 et p21 sont des régulateurs négatifs du cycle cellulaire qui constituent des obstacles à sa progression jusqu’à l’achèvement de certains événements.

• Des mutations de p53 ont été observées dans plus de 50 % des cellules tumorales humaines.

💡 Astuce mémo

Proto-oncogènes : accélérateurs ; suppresseurs de tumeurs : freins

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des grands types cellulaires

Comparaison des transports membranaires