Fiche de révision : Structure et organites cellulaires

📋 Plan du Cours

1. Membrane plasmique et échanges
2. Cytoplasme et métabolisme
3. Noyau et expression génétique
4. Ribosomes et réticulum endoplasmique
5. Appareil de Golgi
6. Mitochondries et respiration
7. Lysosomes et digestion cellulaire
8. Peroxysomes et détoxification
9. Centrioles et centrosome
10. Microfilaments et contraction
11. Filaments intermédiaires et microtubules

📖 1. Membrane plasmique et échanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Bicouche phospholipidique qui délimite la cellule et sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.

★ À maîtriser

• Les principales fonctions et exemples des protéines membranaires sont:
  • le transport
  • la réception des signaux
  • la communication
  • l’adhérence
  • les canaux ioniques
  • les récepteurs hormonaux
  • les pompes membranaires

📌 La membrane plasmique est sélectivement perméable : elle contrôle l’entrée et la sortie du glucose, de l’oxygène, des ions et des déchets.

Compléments

• La membrane plasmique a une épaisseur d’environ 7 à 10 nanomètres, soit approximativement 7,5 nm.

• Le cholestérol augmente l’imperméabilité et la rigidité de la membrane plasmique.

• Les signaux reçus et les marqueurs d’identification comprennent:

  • les hormones
  • les neurotransmetteurs
  • les cytokines
  • les protéines HLA
  • les marqueurs des groupes sanguins
  • les marqueurs du rhésus

💡 Astuce mémo

Milieu intracellulaire ≠ milieu extracellulaire : la membrane les sépare et contrôle leurs échanges.

📖 2. Cytoplasme et métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytoplasme : Contenu de la cellule comprenant le cytosol, les organites et les inclusions cellulaires.

📝 Points essentiels

• Le cytosol contient: environ 85 % d’eau, des ions comme Na+ et Cl−, des macromolécules, des nutriments tels que les lipides et les glucides

• Le cytosol permet notamment:

  • la glycolyse
  • les synthèses moléculaires
  • la signalisation intracellulaire

📖 3. Noyau et expression génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Centre de contrôle de la cellule contenant l’information génétique dans le nucléoplasme.

★ À maîtriser

• L’enveloppe nucléaire est une double membrane percée de pores nucléaires qui permettent le passage sélectif de molécules entre le noyau et le cytoplasme.

📌 La chromatine est constituée d’ADN associé à des protéines et existe sous forme d’euchromatine active ou d’hétérochromatine inactive.

• Le noyau régule:

  • la croissance
  • la différenciation
  • la synthèse protéique

• Un fibroblaste et un neurone possèdent le même ADN, mais leur différence fonctionnelle vient des gènes qu’ils expriment.

Compléments

• Le nucléole contient de grandes boucles d’ADN portant des groupes de gènes qui servent à fabriquer les ARNr et donc les ribosomes.

💡 Astuce mémo

Même ADN, expression différente : le fibroblaste et le neurone n’expriment pas les mêmes gènes.

📖 4. Ribosomes et réticulum endoplasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique : Réseau de tubules membranaires souvent interconnectés, dispersés dans le cytoplasme et reliés à l’enveloppe nucléaire.

★ À maîtriser

• Les ribosomes sont des organites formés d’une petite sous-unité et d’une grande sous-unité, et ils assurent la synthèse des protéines.

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte de nombreux ribosomes, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en est dépourvu.

• Le RER est le lieu de synthèse des protéines membranaires par les ribosomes associés à sa surface, tandis que les protéines sécrétées à l’extérieur de la cellule sont synthétisées par des ribosomes libres.

• Les fonctions du REL sont:

  • la synthèse du cholestérol
  • la synthèse des phospholipides
  • la synthèse des lipoprotéines
  • la synthèse des hormones stéroïdes
  • la détoxification cellulaire
  • le stockage des ions calcium

Compléments

• Le REL est particulièrement développé dans les hépatocytes et les cellules musculaires, où il forme un réseau complexe appelé réticulum sarcoplasmique dans les cellules musculaires squelettiques.

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes, REL sans ribosomes : protéines d’un côté, lipides et détoxification de l’autre.

📖 5. Appareil de Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil de Golgi : Empilement de saccules appelé dictyosome, généralement concentré près du noyau.

★ À maîtriser

• L’appareil de Golgi modifie et mature les protéines et les lipides, les trie et les emballe dans des vésicules, puis permet leur sécrétion par exocytose.

Compléments

• Dans les cellules animales, le dictyosome est généralement unique, tandis que les cellules végétales en possèdent plusieurs.

💡 Astuce mémo

Modifier → trier → emballer → excréter.

📖 6. Mitochondries et respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Organite ovoïde de 1 à 10 µm de long, délimité par deux membranes et spécialisé dans la production d’ATP.

★ À maîtriser

• La membrane externe mitochondriale contient des porines, tandis que la membrane interne forme de nombreuses invaginations qui augmentent la surface membranaire sans augmenter le volume.

• 🔄 Les étapes de la respiration cellulaire sont: la glycolyse dans le cytoplasme, le cycle de Krebs dans la matrice mitochondriale, la chaîne respiratoire dans la membrane interne mitochondriale

• La respiration cellulaire utilise du glucose et de l’oxygène pour produire du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’ATP.

Compléments

• La matrice mitochondriale contient des enzymes et de l’ADN mitochondrial et constitue le lieu de processus de la respiration cellulaire.

• Les tissus très actifs, notamment le cerveau, les muscles et le cœur, possèdent beaucoup de mitochondries.

💡 Astuce mémo

Glycolyse → cycle de Krebs → chaîne respiratoire → ATP.

📖 7. Lysosomes et digestion cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysosome : Organite des cellules animales qui dégrade et élimine diverses substances grâce à des enzymes hydrolytiques fonctionnant dans un milieu acide.

★ À maîtriser

• Après l’endocytose, les lysosomes fusionnent avec les vésicules contenant les molécules absorbées et les dégradent en éléments simples réutilisables par la cellule.

• Lors de l’autophagie, les lysosomes dégradent les organites endommagés ou inutiles et les matériaux récupérés sont recyclés pour fabriquer de nouvelles structures cellulaires.

Compléments

📌 La membrane lysosomale résiste aux enzymes hydrolytiques internes grâce à un revêtement glycoprotéique situé sur sa face interne.

• Dans les cellules immunitaires, les agents pathogènes capturés sont enfermés dans des phagosomes qui fusionnent avec les lysosomes, dont les enzymes hydrolytiques les dégradent.

💡 Astuce mémo

Endocytose, autophagie ou phagocytose → fusion avec le lysosome → dégradation enzymatique.

📖 8. Peroxysomes et détoxification

🔑 Notions clés & Définitions

• Peroxysome : Organite présent dans toutes les cellules eucaryotes et spécialisé dans la détoxification et la dégradation de certains acides gras.

★ À maîtriser

• Les oxydases utilisent l’oxygène pour produire du peroxyde d’hydrogène à partir de substrats, puis les catalases transforment le peroxyde d’hydrogène en eau et en dioxygène.

📐 Formule — L’oxydation d’un substrat s’écrit $RH_2 + O_2 \rightarrow R + H_2O_2$.

📐 Formule — La catalase transforme le peroxyde d’hydrogène selon $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + 2O_2$.

Compléments

• Les peroxysomes dégradent certains acides gras, en particulier les acides gras à très longue chaîne, qui sont ensuite pris en charge par les mitochondries.

💡 Astuce mémo

Oxydase : substrat → H₂O₂ ; catalase : H₂O₂ → H₂O + O₂.

📖 9. Centrioles et centrosome

🔑 Notions clés & Définitions

• Centriole : Organite cylindrique constitué de 9 triplets de microtubules organisés en cylindre.

📝 Points essentiels

• Les centrioles sont généralement présents par paire dans le centrosome, situé près du noyau, qui constitue le principal centre organisateur des microtubules.

• Avant la mitose, les centrioles se dupliquent, chaque paire migre vers un pôle cellulaire et participe à l’organisation du fuseau mitotique qui sépare correctement les chromosomes.

💡 Astuce mémo

Duplication → migration aux pôles → fuseau mitotique → séparation des chromosomes.

📖 10. Microfilaments et contraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Réseau dynamique de filaments protéiques présent dans tout le cytoplasme, qui maintient la forme cellulaire, résiste aux contraintes mécaniques et permet les mouvements.
• Microfilaments : Filaments les plus fins du cytosquelette, principalement constitués d’actine, notamment sous la membrane plasmique.

★ À maîtriser

• L’interaction entre l’actine et la myosine produit une force mécanique responsable de la contraction musculaire et de nombreux mouvements cellulaires grâce à l’énergie de l’ATP.

Compléments

• Les rôles des microfilaments comprennent:
  • la migration des fibroblastes
  • le déplacement des cellules immunitaires
  • l’endocytose
  • l’exocytose
  • la formation de prolongements cellulaires

💡 Astuce mémo

Actine–myosine produit une force ; les microfilaments assurent aussi soutien et mouvement.

📖 11. Filaments intermédiaires et microtubules

🔑 Notions clés & Définitions

• Microtubules : Filaments les plus épais du cytosquelette, constitués de tubuline assemblée en longs tubes creux et partant généralement du centrosome vers la périphérie cellulaire.

★ À maîtriser

📌 Les filaments intermédiaires ont un diamètre intermédiaire entre les microfilaments et les microtubules et assurent principalement une résistance mécanique.

• Les microtubules servent de rails au transport intracellulaire des vésicules, des organites et des protéines grâce aux protéines motrices kinésines et dynéines.

• Lors de la mitose, les microtubules du fuseau s’attachent aux chromosomes et les tirent vers des pôles opposés afin que chaque cellule fille reçoive le même patrimoine génétique.

Compléments

• La kératine renforce les cellules épithéliales, la vimentine participe à la résistance des cellules du tissu conjonctif et la desmine relie les structures contractiles des cellules musculaires.

• Les microtubules contribuent notamment à:

  • la localisation du noyau
  • la répartition des mitochondries
  • l’organisation de l’appareil de Golgi
  • l’organisation du réticulum endoplasmique

💡 Astuce mémo

Filaments intermédiaires = résistance mécanique ; microtubules = transport et organisation spatiale.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des filaments du cytosquelette