📌 Une cellule eucaryote contient de l’ADN dans un noyau et des organites, tandis qu’une cellule procaryote ne possède ni noyau ni organites.
Les cellules eucaryotes animales possèdent :
Les cellules eucaryotes végétales possèdent :
Noyau chez l’eucaryote, absence de noyau chez le procaryote
★ À maîtriser
Les membranes cellulaires ont une structure en bicouche de phospholipides, formés d’une tête phosphate hydrophile, d’un glycérol et de deux chaînes d’acides gras hydrophobes.
Les groupements polaires et les phospholipides correspondants sont : la choline, donnant la phosphatidylcholine ou lécithine, l’éthanolamine, donnant la phosphatidyléthanolamine, la sérine, donnant la phosphatidylsérine, l’inositol, donnant le phosphatidylinositol
La diversité des phospholipides confère une identité aux feuillets et permet à la membrane de délimiter la cellule, d’assurer sa perméabilité et la sélection moléculaire, ainsi que de participer à la fonction respiratoire.
📌 Les protéines canal permettent le passage sélectif d’ions à travers la membrane, tandis que les protéines porteuses transportent des molécules hydrophiles.
Compléments
L’acide phosphatidique est le phosphate de référence sans ajout de groupement polaire, et l’ajout d’un groupement X distingue les phospholipides.
Les protéines réceptrices modulent l’ouverture des canaux ioniques par l’intermédiaire d’une protéine G capable de lier le GTP.
Les motifs glucidiques se fixent aux protéines pour former des glycoprotéines ou aux lipides pour former des glycolipides, uniquement sur la face externe de la membrane, où ils contribuent à l’identité cellulaire.
★ À maîtriser
📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes qui synthétisent des protéines passant dans sa lumière, tandis que le réticulum endoplasmique lisse ne porte pas de ribosomes.
Le réticulum endoplasmique lisse synthétise les lipides membranaires, participe au métabolisme des glucides, stocke et libère le calcium selon les besoins cellulaires et dégrade des toxines.
L’adressage des protéines solubles ou membranaires vers le réticulum endoplasmique rugueux commence par leur traduction dans le cytosol à partir d’un ARNm associé à des ribosomes en polyribosome, puis le peptide signal dirige la protéine vers le réticulum.
La translocation co-traductionnelle fait passer la protéine dans la lumière du réticulum par des pores membranaires pendant que sa synthèse se poursuit; la signal peptidase résidente du réticulum clive ensuite le peptide signal.
🔄 Le trafic antérograde suit les étapes suivantes : du réticulum endoplasmique vers le cis-Golgi, d’un saccule à l’autre de l’appareil de Golgi, du réseau transgolgien vers la membrane plasmique
Compléments
L’enveloppe nucléaire est constituée de deux membranes qui délimitent le noyau, et la membrane du réticulum endoplasmique est en continuité avec la membrane nucléaire externe.
Des contacts entre la membrane du réticulum endoplasmique et celles d’autres constituants, comme les mitochondries, forment des sites membranaires pouvant provoquer des échanges moléculaires.
📌 La translocation totale libère une protéine soluble dans la lumière du réticulum, tandis que la translocation partielle insère une protéine membranaire dans la membrane du réticulum.
Après leur synthèse, les protéines du réticulum peuvent être repliées par les chaperonnes BiP, subir une N-glycosylation sur un résidu asparagine par des glycosyltransférases et former des ponts disulfure entre deux atomes de soufre de résidus cystéine.
Les modifications post-traductionnelles des protéines dans le réticulum endoplasmique sont essentielles à leur activité biologique.
📌 Les protéines résidentes restent dans le réticulum endoplasmique pour y exercer leur rôle, tandis que d’autres protéines sont destinées à d’autres compartiments.
★ À maîtriser
Le trafic vésiculaire utilise les voies d’exocytose et d’endocytose, qui assurent des échanges permanents contribuant au maintien de l’intégrité cellulaire et au renouvellement des lipides et des protéines.
🔄 Le transport vésiculaire comprend les étapes suivantes : bourgeonnement de la membrane sous l’action d’un manteau protéique, détachement de la vésicule par fission, dépolymérisation du manteau, attachement et ciblage de la vésicule, fusion avec le compartiment cible
Les modifications post-traductionnelles du Golgi ne sont réalisées que si elles présentent un intérêt et sont spécifiques à chaque compartiment, chaque saccule disposant de son propre cocktail enzymatique.
Les modifications post-traductionnelles du Golgi comprennent :
Compléments
Les vésicules appartiennent au système endomembranaire; leur membrane est une bicouche qui renferme des molécules provenant du compartiment d’origine.
La face cis de l’appareil de Golgi reçoit les vésicules provenant du réticulum endoplasmique.
L’appareil de Golgi peut comprendre un ou plusieurs empilements de saccules, appelés dictyosomes, dont la face trans permet la formation de sécrétions.
Les modifications post-traductionnelles du Golgi peuvent activer les protéines et les protéger de la dégradation par protéolyse.
Les vésicules mettent 30 minutes à traverser le Golgi de la face cis à la face trans.
La face cis reçoit ; la face trans sécrète.
★ À maîtriser
📌 La sécrétion constitutive renouvelle et remodèle la membrane plasmique et la matrice extracellulaire, tandis que la sécrétion régulée libère des substances spécifiques après un signal.
Les vésicules de sécrétion régulée bourgeonnent du réseau transgolgien, sont stockées à la périphérie de la membrane et fusionnent après un signal associé à une augmentation de la concentration de calcium.
Dans la lumière du réseau transgolgien, les protéines destinées à la sécrétion régulée s’agrègent puis sont adressées aux vésicules par interaction avec la membrane, notamment via des récepteurs d’adressage et des lipides tels que le cholestérol ou l’acide phosphatidique.
Compléments
Les vésicules de sécrétion constitutive bourgeonnent à partir du réseau transgolgien et fusionnent avec la membrane selon les besoins de la cellule, notamment son état physiologique.
Dans le trans-Golgi, la cellule trie les molécules destinées à la voie constitutive de celles destinées à la voie régulée.
Les mastocytes sont des cellules immunitaires qui produisent de l’histamine stockée dans des vésicules de sécrétion avant et après stimulation.
Les cellules chromaffines, situées dans la partie centrale de la glande surrénale, sont d’origine ectodermique et de phénotype neuronal ; elles produisent des catécholamines — adrénaline, noradrénaline et dopamine — stockées dans des vésicules puis libérées par exocytose après stimulation.
La formation des vésicules de sécrétion régulée dépend notamment d’un pH de 6,5 et d’une concentration calcique de 1 à 2 mM.
La sélection de charge adresse aux vésicules régulées uniquement les molécules impliquées dans l’agrégation ou l’interaction avec la membrane du réseau transgolgien.
Les microdomaines de la membrane du réseau transgolgien se déforment et recrutent des protéines adaptatrices et de la clathrine pour former les vésicules.
Constitutive selon les besoins ; régulée après un signal calcique.
★ À maîtriser
Les vésicules de sécrétion se déplacent vers la membrane plasmique le long des microtubules puis des filaments d’actine, grâce à des protéines motrices.
Après leur recrutement, les vésicules accostent puis s’arriment à la membrane plasmique et fusionnent avec elle après une stimulation cellulaire à l’origine d’un influx calcique.
La nomenclature actuelle distingue les R-SNARE et les Q-SNARE selon que le motif d’interaction contient une arginine ou une glutamine.
La formation du câble d’arrimage décrit dans la zone nécessite quatre SNARE : trois Q-SNARE à la membrane plasmique et une R-SNARE à la membrane vésiculaire, formant un SNAREpin.
Compléments
📌 Les kinésines assurent le transport antérograde vers la périphérie des microtubules, tandis que les dynéines assurent le transport rétrograde vers l’intérieur de la cellule.
À la périphérie cellulaire, les vésicules sont recrutées et piégées dans le réseau cortical d’actine grâce à la myosine ; les myosines conventionnelles sont non processives individuellement, tandis que certaines myosines non conventionnelles, comme la myosine V, sont processives.
Les GTPases régulent la sélection de charge et le bourgeonnement, influencent la fusion et peuvent recruter des enzymes qui régulent le métabolisme des lipides.
Les familles de GTPases citées sont :
Lors de l’accostage, des GTPases recrutent une golgine à la membrane cible et une autre à la membrane vésiculaire ; leurs structures hélicoïdales s’enroulent l’une autour de l’autre et rapprochent les membranes.
📌 Les SNARE étaient initialement distinguées en V-SNARE, situées sur les vésicules, et T-SNARE, situées sur le compartiment cible, mais cette nomenclature a été remplacée car les deux catégories peuvent se trouver sur les deux types de membranes.
Microtubules → actine → accostage → arrimage → fusion.
★ À maîtriser
📌 Dans le mode « kiss and run », la vésicule libère une partie de son contenu par un pore de fusion qui se referme ensuite, puis elle repart vers le cytosol.
📌 Lors d’une fusion complète (« full fusion »), la vésicule fusionne entièrement avec la membrane plasmique et libère la totalité de son contenu à l’extérieur de la cellule.
Compléments
Après stimulation d’une cellule chromaffine, la disparition du marquage fluorescent de ses vésicules s’explique par l’exocytose et la libération de leur contenu fluorescent à l’extérieur de la cellule.
Le mode « kiss and run » permet notamment la libération de petites molécules comme l’acétylcholine ou l’adrénaline.
La fusion complète permet la libération de molécules plus grosses, et la portion de membrane apportée par la vésicule est réutilisée lors de l’endocytose compensatrice.
Kiss and run : pore transitoire ; full fusion : membrane intégrée
★ À maîtriser
🔄 La phagocytose se déroule en quatre étapes :
La phagocytose constitue un mécanisme de défense de l’hôte contre les pathogènes et repose sur des récepteurs.
Compléments
Fixation → enveloppement → fusion lysosomale → dégradation
★ À maîtriser
📌 L’endocytose clathrine-indépendante capture de manière non sélective le liquide extracellulaire dans des vésicules de pinocytose ou de macropinocytose, parfois par émission de prolongements membranaires.
Compléments
La voie d’endocytose clathrine-dépendante concerne toutes les cellules eucaryotes.
Cette voie participe à l’assimilation de nutriments essentiels comme le fer et le cholestérol et à l’élimination de substances potentiellement toxiques de la matrice extracellulaire, comme les hormones.
Des protéines cytosoliques d’adaptation (AP) permettent aux molécules de clathrine de s’associer à la portion invaginée de la membrane plasmique.
La voie cavéoline-dépendante est impliquée dans la pinocytose, une endocytose non sélective de petit volume, et forme de petites vésicules appelées cavéoles, de 50 à 80 nm, recouvertes de cavéolines.
La macropinocytose permet l’endocytose de volumes plus importants et forme des vésicules pouvant atteindre 1 μm de diamètre.
La cavéoline, protéine membranaire à forte affinité pour le cholestérol, s’autoassemble dans les cavéoles, constituées de cholestérol et de glycosphingolipides associés aux radeaux lipidiques de la membrane plasmique.
L’internalisation des cavéoles peut nécessiter la dynamine, et leur pourcentage et leur vitesse d’endocytose sont inférieurs à ceux de l’endocytose par vésicules de clathrine.
Les cavéoles pourraient participer à la transcytose des molécules de la membrane apicale à la membrane basale des cellules épithéliales, au maintien des taux cellulaires de cholestérol et à la détection des variations de tension membranaire.
Cavéoles : petites vésicules ; macropinocytose : grands volumes
★ À maîtriser
Les vésicules issues des voies d’endocytose clathrine-dépendantes ou indépendantes fusionnent avec le compartiment endosomal.
Les quatre grands compartiments endosomaux sont :
Les endosomes précoces, proches de la membrane plasmique, reçoivent les macromolécules et les solutés extracellulaires, puis trient ces cargaisons vers les compartiments de recyclage ou de dégradation.
La V-ATPase membranaire des endosomes pompe des protons et contribue à réguler le pH interne de ces compartiments.
Le pH endosomal diminue d’environ 6,5 dans les endosomes précoces proches de la membrane plasmique à environ 4,5 dans les endosomes tardifs plus éloignés.
Le gradient de pH endosomal contribue au tri des protéines en favorisant la dissociation de certains couples récepteur-ligand ; les ligands s’accumulent dans la lumière des vacuoles, tandis que les récepteurs sont concentrés dans des tubules qui peuvent fusionner avec la membrane plasmique, le TGN ou les endosomes de recyclage, et les vacuoles peuvent ensuite fusionner avec les lysosomes.
Compléments
Les endosomes de recyclage sont des structures tubulaires proches de l’appareil de Golgi qui permettent de retourner à la surface cellulaire des membranes internalisées, et participent notamment à la cytok inèse et à la migration cellulaire.
Les corps multivésiculaires sont des vésicules endosomales qui se détachent des endosomes précoces et acquièrent des vésicules membranaires internes.
Les endosomes tardifs sont pléiomorphes, se trouvent dans les régions juxtanucléaires et sont concentrés au COMT ; ils constituent un poste de tri où s’effectue aussi le recyclage vers la membrane plasmique et l’appareil de Golgi.
Les couples LDL/LDLR, mannose-6-phosphate/MPR et EGF/EGFR se dissocient respectivement dans les endosomes précoces, les endosomes tardifs et le lysosome.
Les constituants membranaires internalisés ont un taux de recyclage de 2 % par minute, tandis que celui des récepteurs de nutriments dépasse 20 % par minute.
La durée de vie des protéines membranaires est d’environ 20 h, et un récepteur peut effectuer 100 cycles entre endosome et membrane plasmique sans être dégradé.
Le LDLR se lie à l’apolipoprotéine de type B des particules LDL par une séquence NPVY exposée du côté cytosolique, est internalisé dans des vésicules tapissées de clathrine grâce à des complexes adapteurs, puis se dissocie des LDL dans l’endosome précoce ; le récepteur retourne à la membrane plasmique tandis que les LDL et leur cholestérol sont dégradés dans le lysosome.
L’acidification dissocie certains couples ligand-récepteur, permettant le tri des ligands et le recyclage des récepteurs.
★ À maîtriser
L’appareil de Golgi produit des vésicules de transport de 50 à 100 nm remplies d’hydrolases capables de digérer des composants cellulaires endogènes ou exogènes.
Les vésicules d’hydrolases issues de l’appareil de Golgi fusionnent avec des endosomes ou des autophagosomes pour former un lysosome.
Les hydrolases lysosomales sont synthétisées sous forme de précurseurs inactifs, puis activées par protéolyse après leur entrée dans l’endosome et le lysosome, où elles sont actives à pH acide de 4 à 5.
Compléments
La V-ATPase maintient le pH lysosomal acide, autour de 5, ce qui contribue à protéger la cellule en cas de libération accidentelle du contenu lysosomal dans le cytoplasme, dont le pH est de 7,2.
À maturité, les lysosomes mesurent de 200 à 500 nm.
★ À maîtriser
Des virus et des toxines protéiques produites par des bactéries ou des plantes peuvent emprunter les voies d’endocytose pour pénétrer dans les cellules.
Les techniques d’observation cellulaire citées sont :
La microscopie optique utilise un oculaire et un objectif, avec une résolution d’environ 0,2 μm et un grandissement d’environ 100 à 600 X.
La microscopie optique analyse la morphologie globale des cellules sans marquage, mais permet seulement d’observer certains éléments internes de base.
Compléments
Les toxines protéiques se lient à des récepteurs de surface puis sont internalisées par endocytose ; elles peuvent atteindre le cytosol depuis différents compartiments intracellulaires, et certaines empruntent les cavéoles et une voie rétrograde.
Le couplage d’anticorps à des toxines produit des immunotoxines qui peuvent cibler des cellules tumorales malignes, et des virus peuvent servir à la thérapie génique en faisant pénétrer leur génome dans les cellules hôtes.
La préparation d’un échantillon dépend du microscope utilisé et peut notamment varier par le choix du colorant ou du marquage.
La microscopie optique peut révéler certains organites ayant une coloration native, comme les chloroplastes verts, ou après coloration.
Le bleu de méthylène marque les noyaux, tandis que l’éosine et l’hématoxyline colorent le cytoplasme et les noyaux.
La forme des noyaux permet de distinguer différents types de globules blancs.
★ À maîtriser
📌 La méthode directe marque l’anticorps utilisé, tandis que la méthode indirecte utilise un second anticorps couplé à un marqueur.
En épifluorescence, un premier filtre sélectionne les longueurs d’onde excitant le colorant fluorescent et un second bloque la lumière incidente pour ne laisser passer que les longueurs d’onde émises par fluorescence.
En microscopie confocale à balayage laser, un laser focalisé sur un plan précis permet de détecter la fluorescence de ce plan et d’obtenir une coupe optique ; des coupes à différentes profondeurs permettent de construire une image tridimensionnelle.
Compléments
L’immunocytochimie s’effectue uniquement sur des cellules fixes et mortes.
En microscopie à épifluorescence, le Dapi marque les noyaux en bleu, l’anticorps II–FITC marque les microtubules et la phalloïdine–TRITC marque les filaments d’actine.
Les cellules observées en microscopie confocale à balayage laser peuvent être vivantes ou mortes.
★ À maîtriser
La microscopie électronique à transmission utilise un faisceau d’électrons émis par un canon, focalisé par des lentilles électromagnétiques et traversant la préparation ; l’image se forme derrière celle-ci sur un écran fluorescent.
La microscopie électronique à transmission possède une résolution d’environ 0,2 nm et un grandissement d’environ 50 000 X.
La microscopie électronique à balayage a une résolution de l’ordre de 1 nm et produit des images en pseudo-3D.
En microscopie électronique à balayage, le faisceau balaie la surface de l’objet recouvert d’une couche métallique et les électrons secondaires renvoyés par cette surface forment l’image.
Compléments
📌 La microscopie électronique à balayage renseigne sur l’aspect tridimensionnel des surfaces cellulaires et offre une profondeur de champ accrue, mais son pouvoir séparateur est plus faible que celui de la microscopie électronique à transmission.
Transmission : le faisceau traverse la préparation ; balayage : les électrons secondaires renseignent sur sa surface.
★ À maîtriser
🔄 Le suivi d’une protéine par vidéomicroscopie se déroule ainsi :
Le suivi du trafic des organites exige que les organites soient fluorescents et que les cellules soient vivantes.
Un vidéomicroscope comporte une chambre thermostatée étanche qui maintient notamment les cellules de mammifère à 37 °C et un taux de CO2 constant afin de favoriser leur survie pendant l’observation.
Compléments
Dans les cellules β pancréatiques, une séquence codant l’insuline couplée à la GFP permet de rendre fluorescentes et observables les vésicules de sécrétion.
Le vidéomicroscope utilise des objectifs inversés pour observer les cellules depuis le fond de la boîte de culture, ainsi qu’une caméra et un laser pour suivre les structures fluorescentes au cours du temps.
Le suivi de particule permet de visualiser le trafic cellulaire en reportant les trajets de structures suivies, par exemple des vésicules.
ADN introduit → protéine de fusion produite → compartiment fluorescent suivi.
★ À maîtriser
📌 La profondeur de pénétration des ondes évanescentes est inversement proportionnelle à l’angle de réflexion du laser sur la lamelle de verre.
Compléments
La microscopie TIRF permet d’observer avec une bonne résolution des événements de la membrane plasmique, notamment l’exocytose et l’endocytose.
La diffusion de la fluorescence d’une vésicule observée entre 133 et 200 ms correspond au moment de l’exocytose.
📌 Lors de l’analyse TIRF, une augmentation rapide de fluorescence suivie de sa disparition caractérise l’exocytose, tandis que des allers-retours de vésicules dans le champ évanescent peuvent produire des faux positifs.
Angle de réflexion accru → profondeur de pénétration réduite → observation des événements membranaires
★ À maîtriser
📌 La culture primaire provient directement de cellules prélevées dans un tissu et est proche de la réalité cellulaire, mais fournit peu de matériel, mélange différents types cellulaires et ne se maintient que quelques générations.
🔄 Le repiquage se déroule ainsi : les cellules atteignent la confluence dans le récipient de culture, elles sont décollées du support et dispersées, elles sont réensemencées à plus faible densité dans un nouveau récipient avec du milieu frais
Les conditions de culture indiquées sont une température de 37 °C, une hygrométrie de 84 à 85 %, un pH de 7,4 et une atmosphère contenant 5 % de CO2.
Compléments
La culture cellulaire permet de produire : des vaccins, des protéines thérapeutiques, dont des anticorps, des agents immunologiques et des hormones, des tissus, des vecteurs viraux, des cellules souches
Les lignées cellulaires proviennent généralement : de cellules cancéreuses prélevées sur une tumeur, de cellules saines rendues immortelles par un traitement mutagène chimique, de cellules saines rendues immortelles par un traitement mutagène physique, de cellules saines rendues immortelles par l’utilisation de virus oncogènes
📌 Les cellules circulantes en suspension sont indépendantes de l’ancrage, tandis que les cellules adhérentes issues de tissus ou d’organes doivent être attachées entre elles et ancrées à un support pour survivre.
Les sources de cellules circulantes comprennent :
Un milieu de culture apporte les nutriments essentiels à la survie et à la croissance cellulaires et doit reproduire aussi fidèlement que possible l’environnement in vivo, notamment en fournissant des éléments nutritifs, en maintenant le pH et l’osmolarité et en permettant la prolifération.
Le milieu de culture minimum comprend de l’eau distillée stérile, une source de carbone et d’énergie comme le glucose, une source d’azote, des sels minéraux, des oligo-éléments et un système tampon CO2/HCO3 maintenant un pH constant.
★ À maîtriser
La lyse libère le contenu cellulaire par destruction des membranes et des parois, notamment par broyage manuel, broyage avec un potter ou ultrasons; le froid ou un cocktail d’inhibiteurs de protéases peut accompagner cette opération, qui rompt la membrane plasmique et le réticulum endoplasmique.
L’électrophorèse sépare des molécules chargées à travers un gel sous l’effet d’un champ électrique; les molécules anioniques migrent vers l’anode positive et les molécules cationiques vers la cathode négative.
Compléments
📌 La centrifugation sépare les composés d’un fluide par l’action de la force centrifuge, et les deux types cités sont la centrifugation différentielle et la centrifugation sur gradient de sucrose.
| Type | Origine ou méthode | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Culture primaire | Cellules prélevées directement dans un tissu | Proche de la réalité cellulaire; peu de matériel, types cellulaires mélangés, quelques générations |
| Culture secondaire | Repiquage d’une culture primaire ou secondaire | Cellules transférées dans un nouveau récipient avec du milieu frais |
| Lignée cellulaire | Cellules cancéreuses ou cellules saines rendues immortelles | Population homogène, stable après mitoses, capacité théoriquement illimitée de division |
| Molécule | Charge nette | Pôle de migration |
|---|---|---|
| Molécule anionique | Négative | Anode positive |
| Molécule cationique | Positive | Cathode négative |
Teste tes connaissances sur Appareil de Golgi et exocytose avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Une cellule observée possède de l’ADN dans un noyau et des organites. À quelle catégorie appartient-elle ?
2. L’observation d’une cellule révèle des chloroplastes, une paroi et des vacuoles. Quel autre caractère est cohérent avec cette cellule eucaryote ?
Mémorisez les concepts clés de Appareil de Golgi et exocytose avec 10 flashcards interactives.
Où se trouve l’ADN d’une cellule eucaryote ?
Dans un noyau.
Quels organites possèdent les cellules eucaryotes végétales ?
Des chloroplastes.
Quelle est la structure des membranes cellulaires et de quels éléments se compose un phospholipide ?
Les membranes forment une bicouche de phospholipides, chacun composé d’une tête phosphate hydrophile, d’un glycérol et de deux chaînes d’acides gras hydrophobes.
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