Fiche de révision : Physiologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation et membrane cellulaire
2. Protéines et propriétés membranaires
3. Transports passifs membranaires
4. Transports actifs et vésiculaires
5. Cytoplasme et organites
6. Noyau et expression génétique
7. Cycle cellulaire et mitose
8. Méiose et destin cellulaire

📖 1. Organisation et membrane cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité fondamentale, structurelle et fonctionnelle de l’organisme.

📝 Points essentiels

• La cellule comprend trois parties principales :
  • La membrane plasmique, à la surface de la cellule
  • Le cytoplasme, constitué du cytosol et des organites
  • Le noyau, contenant les chromosomes et les gènes

• La membrane plasmique est une barrière flexible et résistante qui entoure la cellule et suit le modèle de la mosaïque fluide.

• La membrane plasmique est composée de 75 % de phospholipides, de 20 % de cholestérol et de 5 % de glycolipides.

📖 2. Protéines et propriétés membranaires

★ À maîtriser

📌 Les protéines intégrales s’enfoncent dans la bicouche lipidique ou la traversent, tandis que les protéines périphériques se fixent aux têtes polaires des phospholipides ou à d’autres protéines intégrales.

• Les protéines membranaires assurent plusieurs fonctions :
  • Former des canaux ioniques
  • Transporter des substances
  • Reconnaître des ligands comme récepteurs
  • Catalyser des réactions métaboliques
  • Relier des structures et contribuer au mouvement ou à la forme cellulaire
  • Servir de marqueurs d’identification cellulaire

Compléments

• Le glycocalyx est une couche de sucres située vers l’extérieur de la cellule, notamment portée par des glycoprotéines, et participe à la reconnaissance cellulaire.

• Le cholestérol stabilise la membrane et en réduit la fluidité, que la membrane peut ajuster aux changements de température.

📖 3. Transports passifs membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion : Processus passif de mélange aléatoire des particules d’une solution sous l’effet de leur énergie cinétique.
• Osmose : Diffusion de l’eau à travers une membrane sélectivement perméable, depuis la zone la plus concentrée en eau vers la zone la moins concentrée en eau.

★ À maîtriser

📌 La membrane est sélectivement perméable : elle laisse passer les petites molécules non polaires et sans charge ainsi que l’eau, mais pas les molécules polaires ou chargées ni les ions ; les molécules très grandes traversent dans des vésicules.

Compléments

• La diffusion membranaire dépend de cinq facteurs :

  • L’amplitude du gradient de concentration
  • La température
  • La masse de la substance qui diffuse
  • La surface de diffusion
  • La distance de diffusion

• La pression osmotique est proportionnelle à la concentration des particules de soluté incapables de traverser la membrane et correspond à la pression nécessaire pour restaurer les conditions initiales.

💡 Astuce mémo

Le soluté diffuse ; en osmose, c’est l’eau qui se déplace.

📖 4. Transports actifs et vésiculaires

★ À maîtriser

📌 Le transport passif se fait dans le sens du gradient de concentration sans dépense d’énergie, tandis que le transport actif se fait contre ce gradient et nécessite de l’énergie cellulaire.

• Le transport actif primaire utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP, tandis que le transport actif secondaire utilise l’énergie stockée dans les gradients ioniques de Na+ ou de H+.

• La pompe Na+/K+ fonctionne continuellement et maintient une faible concentration de Na+ et une forte concentration de K+ dans le cytosol.

• 🔄 L’endocytose à récepteurs suit six étapes :
  1. Liaison du ligand au récepteur
  2. Formation de la vésicule
  3. Perte de l’enveloppe de la vésicule
  4. Fusion avec l’endosome
  5. Recyclage des récepteurs vers la membrane plasmique
  6. Dégradation dans les lysosomes

Compléments

📌 Les cotransporteurs déplacent deux substances dans la même direction, tandis que les contratransporteurs les déplacent dans des directions opposées.

📌 La phagocytose internalise de grosses particules solides et est assurée par les phagocytes, notamment les macrophages et les neutrophiles, tandis que la pinocytose incorpore du liquide extracellulaire sans sélection par récepteur.

• L’exocytose libère du matériel cellulaire, notamment des enzymes digestives, des hormones, du mucus, des neurotransmetteurs et des déchets, tandis que la transc y tose transporte des substances à travers la cellule, notamment dans les cellules endothéliales.

💡 Astuce mémo

L’endocytose fait entrer ; l’exocytose fait sortir.

📖 5. Cytoplasme et organites

★ À maîtriser

• Le cytosol représente 55 % du volume cellulaire, est composé principalement de 75 à 90 % d’eau et contient notamment des sucres, des ions, des acides aminés et des protéines.

• Le cytosquelette détermine la forme de la cellule et l’organisation de ses contenus, et participe au déplacement des organites, des chromosomes et de certaines cellules.

• Les mitochondries assurent la respiration cellulaire, participent à l’apoptose, s’autorépliquent et possèdent leur propre ADN circulaire de 37 gènes, d’origine maternelle.

Compléments

• Les microfilaments soutiennent la cellule, produisent du mouvement et participent aux microvillosités ; les filaments intermédiaires fixent les organites et favorisent l’adhésion cellulaire ; les microtubules participent au déplacement des chromosomes, aux cils et flagelles et à la forme cellulaire.

• Les peroxysomes contiennent des enzymes oxydatives utilisant l’O2, participent au catabolisme des acides aminés et des acides gras, à l’oxydation de substances toxiques et à la décomposition du H2O2 par la catalase.

• Les protéasomes sont des structures riches en protéases qui éliminent les protéines inutiles, endommagées ou défectueuses.

📖 6. Noyau et expression génétique

★ À maîtriser

• Le noyau contient le matériel héréditaire organisé en chromosomes et comprend une enveloppe nucléaire percée de pores, des nucléoles et de l’ADN.

• Les cellules humaines contiennent 46 chromosomes répartis en 23 paires.

📌 Dans les cellules en division, le matériel génétique est empaqueté en chromosomes après duplication, tandis que dans les cellules hors division il se trouve sous forme de chromatine moins compacte.

• L’expression génétique suit le trajet de l’ADN à l’ARN par transcription, puis de l’ARN à la protéine par traduction.

Compléments

• Un gène code une protéine déterminée, et le nucléole produit les ribosomes.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → ARN → traduction → protéine.

📖 7. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle cellulaire : Séquence ordonnée d’événements qui conduit à la division cellulaire et comprend l’interphase puis la division cellulaire.

★ À maîtriser

• L’interphase comprend G1, où la cellule est métaboliquement active et duplique ses organites et composants cytosoliques, S, où l’ADN est répliqué, et G2, où la cellule grandit, synthétise des enzymes et termine la réplication des centrosomes.

• 🔄 La mitose se déroule en quatre phases :

  1. Prophase
  2. Métaphase
  3. Anaphase
  4. Télophase

Compléments

• En prophase, la chromatine se condense en chromosomes constitués de deux chromatides identiques reliées par un centromère, tandis que les nucléoles et l’enveloppe nucléaire disparaissent.

• En métaphase, les microtubules du fuseau mitotique alignent les centromères des paires de chromatides au centre de la cellule, sur la plaque métaphasique.

• En anaphase, les centromères se divisent et les chromatides se séparent vers les pôles opposés de la cellule.

• En télophase, les chromosomes se décompactent en chromatine, une nouvelle enveloppe nucléaire se forme, les nucléoles réapparaissent et le fuseau mitotique disparaît.

• La cytocinèse divise le cytoplasme et commence par la formation d’un sillon de division à la fin de l’anaphase ou au début de la télophase.

💡 Astuce mémo

La mitose suit l’ordre PMAT : prophase, métaphase, anaphase, télophase.

📖 8. Méiose et destin cellulaire

★ À maîtriser

• La méiose se déroule dans les gonades et produit des gamètes haploïdes contenant un seul jeu de 23 chromosomes.

• La méiose comprend deux étapes successives, la méiose I et la méiose II, et l’ADN est répliqué avant la méiose I.

• En prophase I, les chromosomes homologues s’apparient par synapsis pour former des tétrades et des échanges de segments chromatidiens réalisent le crossing-over, source de recombinaison génétique.

• En anaphase I, les chromosomes homologues se séparent vers les pôles, tandis que les chromatides sœurs restent réunies par leur centromère.

Compléments

• La méiose I produit deux cellules haploïdes, puis la méiose II comprend les phases prophase II, métaphase II, anaphase II et télophase II, similaires à celles de la mitose.

• Une cellule peut croître et se reproduire, rester vivante et fonctionnelle en phase G0, ou mourir par apoptose ou nécrose.