Fiche de révision : Organisation générale de la cellule

📋 Plan du Cours

1. Membrane plasmique et composition
2. Architecture et spécialisations membranaires
3. Transports à travers la membrane
4. Cytosquelette et mobilité cellulaire
5. Compartiment cytosolique et métabolisme
6. Mitochondrie et production énergétique
7. Peroxysome et détoxification
8. Système endomembranaire
9. Noyau et échanges nucléocytoplasmiques

📖 1. Membrane plasmique et composition

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Enveloppe continue séparant le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire et contrôlant les échanges dans les deux sens

• Phospholipide : Lipide amphiphile possédant une tête hydrophile et une queue hydrophobe, organisé majoritairement en bicouche dans la membrane plasmique

★ À maîtriser

• La membrane plasmique mesure 6 à 8 nm d’épaisseur et contient une bicouche de phospholipides dans laquelle sont enchâssées des protéines et des glycoprotéines.

• Les lipides représentent 50 % ou plus de la membrane plasmique, les protéines 40 à 45 % et les glucides moins de 5 %.

📌 Les protéines intégrales traversent la membrane et peuvent servir de canaux, transporteurs, enzymes, molécules d’adhérence ou récepteurs, tandis que les protéines périphériques interagissent avec des protéines transmembranaires, des lipides ou le cytosquelette.

Compléments

• Les phosphoglycérides majoritaires comprennent:
  • la phosphatidylcholine
  • la phosphatidylsérine
  • la phosphatidyléthanolamine

💡 Astuce mémo

Face extracellulaire glycosylée, face cytosolique non glycosylée

📖 2. Architecture et spécialisations membranaires

★ À maîtriser

• Les chaînes oligosaccharidiques des glycolipides et des glycoprotéines sont toujours présentes sur le versant extracellulaire de la membrane plasmique et constituent le glycocalyx.

• Le modèle de la mosaïque fluide de Singer et Nicholson, proposé en 1972, décrit des constituants lipidiques et protéiques capables de se déplacer librement dans la membrane. — Singer & Nicholson

📌 L’augmentation de la température et la présence d’acides gras insaturés augmentent la fluidité membranaire, tandis que l’augmentation de la quantité de cholestérol la diminue.

• Les microvillosités sont des expansions en doigt de gant d’environ 1 μm, soutenues par des microfilaments d’actine, qui augmentent la surface d’échanges sans augmenter la taille cellulaire.

Compléments

• 🔄 Les mouvements des phospholipides comprennent: la diffusion latérale très rapide, la rotation sur place, le changement de feuillet membranaire appelé flip-flop

• Les cils mesurent 7 à 10 μm et possèdent un squelette de microtubules et de protéines associées, tandis que les stéréocils sont des microvillosités géantes dépassant 2 μm.

💡 Astuce mémo

Insaturation des acides gras → augmentation de la fluidité

📖 3. Transports à travers la membrane

★ À maîtriser

📌 Les transports sans mouvements membranaires traversent directement la membrane sans vésicule ni intervention du cytosquelette, tandis que les transports avec mouvements membranaires utilisent des vésicules, les compartiments endomembranaires et le cytosquelette.

• Le transport passif sans perméase correspond à une diffusion simple de petites molécules ou de molécules liposolubles selon leur gradient de concentration, sans consommation d’énergie.

📌 Le transport passif avec perméase suit un gradient électrochimique sans consommer d’énergie, tandis que le transport actif utilise de l’énergie pour déplacer des substances contre leur gradient de concentration.

• La pompe Na+/K+ ATPase hydrolyse une molécule d’ATP et transporte 3 ions Na+ vers l’extérieur et 2 ions K+ vers l’intérieur de la cellule.

📌 Dans un symport, deux substances sont transportées dans le même sens, tandis que dans un antiport elles sont transportées en sens inverse.

Compléments

• Les canaux passifs peuvent être:
  • voltage-dépendants
  • ligand-dépendants
  • mécano-dépendants

📌 La pinocytose internalise des vésicules de petite taille inférieure à 0,2 μm, tandis que la phagocytose internalise des particules de plusieurs micromètres.

💡 Astuce mémo

Passif sans perméase → passif avec perméase → actif → endocytose/exocytose

📖 4. Cytosquelette et mobilité cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Squelette cellulaire constamment remanié qui contrôle la forme, l’organisation intracellulaire et les mouvements de la cellule, de sa membrane et de ses organites

★ À maîtriser

• Les microfilaments sont constitués d’actine et mesurent 5 à 8 nm, les filaments intermédiaires mesurent 8 à 10 nm et les microtubules, constitués de tubuline α et β, mesurent 25 nm.

📌 Les filaments intermédiaires sont toujours stabilisés et assurent principalement un rôle architectural, tandis que les microfilaments et les microtubules peuvent participer aux transports et aux mouvements cellulaires.

• Les kinésines transportent les molécules, vésicules et organites vers l’extrémité positive des microtubules, tandis que les dynéines les transportent vers l’extrémité négative.

Compléments

• Les microtubules des cils et flagelles forment un axonème, avec une organisation 9+2 dans les cils bronchiques et les flagelles des spermatozoïdes et 9+0 dans les cils de l’épithélium rénal.

💡 Astuce mémo

MF–FI–MT : actine, architecture, tubuline

📖 5. Compartiment cytosolique et métabolisme

📝 Points essentiels

• Le cytosol contient notamment:
  • des ions et petites molécules
  • des enzymes
  • des ribosomes
  • des protéasomes
  • des réserves de glycogène
  • des inclusions lipidiques

📐 Formule — La phosphorylation du glucose par l’hexokinase produit du glucose-6-phosphate selon la relation $[1mGlucose + ATP \rightarrow Glucose\text{-}6\text{-}phosphate + ADP[0m$.

• Le glucose-6-phosphate peut être orienté vers:

  • la glycolyse
  • la voie des pentoses phosphates
  • la synthèse du glycogène

• La glycolyse est une voie anaérobie intracytosolique qui produit, à partir d’un glucose-6-phosphate, 2 molécules de pyruvate, 2 ATP et 2 NADH H+.

📌 En aérobiose, le pyruvate entre dans la mitochondrie et est oxydé en CO2 et H2O, tandis qu’en anaérobiose il est converti en acide lactique dans le muscle strié squelettique et le myocarde.

💡 Astuce mémo

Glucose → glucose-6-phosphate → glycolyse, pentoses ou glycogène

📖 6. Mitochondrie et production énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Organite intracellulaire eucaryote qui produit principalement l’ATP par catabolisme oxydatif et phosphorylation oxydative

★ À maîtriser

• La mitochondrie possède une double membrane, un espace intermembranaire et une matrice interne, tandis que les crêtes de la membrane interne augmentent la surface disponible pour la respiration cellulaire.

• La respiration cellulaire mitochondriale nécessite de l’O2, produit du CO2 et de l’H2O et fournit la majeure partie de l’ATP cellulaire par phosphorylation oxydative.

• Une molécule de glucose produit 36 molécules d’ATP, dont 2 dans le cytosol et 34 dans la mitochondrie.

Compléments

• Une cellule contient généralement 300 à 2500 mitochondries, avec environ 800 mitochondries en moyenne, tandis que les hématies en sont dépourvues.

• L’ADN mitochondrial est généralement circulaire, présent en plusieurs dizaines de copies par mitochondrie, et transmis par la mère via l’ovocyte maternel.

💡 Astuce mémo

Une centrale à double membrane, dont les crêtes augmentent la surface énergétique

📖 7. Peroxysome et détoxification

🔑 Notions clés & Définitions

• Peroxysome : Organite eucaryote à simple membrane, dépourvu de génome, qui réalise des réactions oxydatives et la détoxification

★ À maîtriser

• Le peroxysome réalise la β-oxydation des acides gras à très longue chaîne, au-delà de C22, et de certains acides aminés, avec production d’acétyl-CoA, d’acides gras à chaîne courte et de H2O2.

• La catalase, enzyme la plus abondante du peroxysome, utilise le H2O2 pour oxyder diverses molécules toxiques.

Compléments

• Le peroxysome se forme par bourgeonnement du réticulum endoplasmique lisse, acquiert des protéines synthétisées dans le cytosol et peut être détruit par autophagie dans le compartiment lysosomal.

💡 Astuce mémo

Oxydases → H2O2 → catalase → détoxification

📖 8. Système endomembranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système endomembranaire : Ensemble de compartiments présents uniquement dans les cellules eucaryotes et reliés par des échanges de membranes et de matériaux

📝 Points essentiels

• Les compartiments du système endomembranaire comprennent: le réticulum endoplasmique granulaire ou lisse, l’enveloppe nucléaire, l’appareil de Golgi, les lysosomes, les vésicules, canalicules, tubules et vacuoles de transit

• Le réticulum endoplasmique assure notamment:

  • la synthèse des protéines
  • la formation des ponts disulfure
  • la N-glycosylation
  • le contrôle qualité des protéines
  • le stockage du Ca2+

• L’appareil de Golgi reçoit le matériel du réticulum endoplasmique au niveau cis, le modifie dans les saccules médians et l’exporte depuis le compartiment trans et le réseau transgolgien.

• Les hydrolases lysosomales comprennent notamment:

  • les nucléases
  • les protéases
  • les glycosidases
  • les phosphatases
  • les lipases
  • les sulfatases
  • les phospholipases

💡 Astuce mémo

RE → Golgi → vésicules → compartiment de destination

📖 9. Noyau et échanges nucléocytoplasmiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Organite central des cellules eucaryotes qui protège l’ADN chromosomique et assure la réplication, la réparation et la transcription de l’ADN et des ARN

★ À maîtriser

📌 L’hétérochromatine représente environ 80 % de la chromatine nucléaire adulte, est métaboliquement inactive et surtout périphérique, tandis que l’euchromatine représente environ 20 %, est transcriptionnellement active et surtout centrale.

• L’enveloppe nucléaire est une citerne du réticulum endoplasmique portant des ribosomes sur sa face cytosolique et interrompue par des pores nucléaires permettant le transit bidirectionnel entre cytosol et nucléoplasme.

• Le nucléole contient l’ADN des gènes codant pour trois des quatre ARN ribosomiques et participe à la production des ribosomes.

• Les ARN associés à des ribonucléoprotéines sortent du noyau vers le cytosol par les pores nucléaires, tandis que les ions et petites molécules peuvent diffuser vers le noyau et que les grosses molécules y entrent par transport actif.

Compléments

• Le noyau mesure généralement 5 à 7 μm et peut être arrondi, ovalaire, polylobé ou allongé selon le type cellulaire.

💡 Astuce mémo

Euchromatine active au centre, hétérochromatine inactive en périphérie

📊 Tableaux de synthèse

Polymères du cytosquelette

Voies du glucose-6-phosphate