Fiche de révision : Architecture de la cellule eucaryote

📋 Plan du Cours

1. Membrane plasmique et échanges
2. Cytosol et organites
3. Noyau et information génétique
4. Réticulum endoplasmique
5. Appareil de Golgi et vésicules
6. Lysosomes et digestion cellulaire
7. Mitochondries et énergie
8. Peroxysomes
9. Cytosquelette et filaments
10. Microtubules et transport cellulaire
11. Filaments d’actine et motilité

📖 1. Membrane plasmique et échanges

★ À maîtriser

• Toutes les membranes biologiques ont une structure générale commune constituée de lipides et de protéines.

• La membrane plasmique forme la frontière physique entre les milieux intracellulaire et extracellulaire et contrôle les échanges.

• Les protéines membranaires comprennent : des canaux et transporteurs pour les échanges de molécules hydrosolubles, des récepteurs pour la transmission de signaux, des protéines d’adhésion, des enzymes

Compléments

• La bicouche lipidique mesure environ 8 nm d’épaisseur et sa fluidité dépend de sa composition.

• Les lipides membranaires comprennent :

  • les phospholipides
  • les glycolipides
  • le cholestérol

• Le cytosquelette sous-membranaire contribue au maintien de la forme cellulaire, tandis que les déformations et fusions membranaires interviennent dans l’endocytose et l’exocytose.

💡 Astuce mémo

La tête hydrophile regarde l’eau, les queues hydrophobes se replient au cœur de la bicouche.

📖 2. Cytosol et organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosol : gel aqueux dans lequel baignent les organites et qui représente 50 % du volume cellulaire
• Organites : compartiments intracellulaires spécialisés, délimités par un système membranaire, qui caractérisent les cellules eucaryotes et contribuent à l’efficacité et au contrôle des voies métaboliques

★ À maîtriser

• Le cytosol est un carrefour métabolique associé à la synthèse et à la dégradation des protéines ainsi qu’au stockage.

Compléments

• Le cytosol contient :
  • des enzymes
  • des ribosomes
  • des enclaves de lipides
  • des enclaves de glycogène
  • des enclaves de pigments

📖 3. Noyau et information génétique

★ À maîtriser

• Le noyau renferme l’ADN organisé avec des protéines en chromatine, qui baigne dans le nucléoplasme.

• Chez l’humain, l’ADN nucléaire est organisé en 46 chromosomes.

Compléments

• Le noyau mesure 4 à 10 μm et est délimité par une enveloppe nucléaire formée de membranes interne et externe, percée de pores nucléaires.

• Les échanges entre le noyau et le cytoplasme s’effectuent par les pores nucléaires.

• Le nucléole est le lieu de synthèse des ARN ribosomiques.

📖 4. Réticulum endoplasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique : réseau membranaire ramifié qui communique avec l’enveloppe nucléaire et s’étend dans tout le cytoplasme

📝 Points essentiels

📌 Le réticulum endoplasmique existe sous deux formes, le réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse.

• Le réticulum endoplasmique rugueux porte de nombreux ribosomes sur la face externe de sa membrane et assure la synthèse des protéines destinées à la lumière du réticulum, à la sécrétion ou aux membranes plasmique et lysosomale.

• Le réticulum endoplasmique lisse :

  • produit des phospholipides
  • réalise l’élongation des acides gras
  • réalise la désaturation des acides gras
  • produit du cholestérol
  • participe à la détoxification
  • participe à l’élaboration des membranes

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes pour les protéines, REL sans ribosomes pour les lipides et la détoxification.

📖 5. Appareil de Golgi et vésicules

★ À maîtriser

• L’appareil de Golgi comporte trois compartiments :

  • cis, orienté vers le réticulum endoplasmique
  • médian
  • trans, orienté vers la membrane plasmique

• L’appareil de Golgi mature les protéines par :

  • glycosylation
  • phosphorylation
  • sulfatation

• L’appareil de Golgi trie les protéines vers la voie de sécrétion ou vers les lysosomes, qui reçoivent des protéines enzymatiques.

📌 Les vésicules d’endocytose intériorisent des substances, tandis que les vésicules d’exocytose assurent la sécrétion vers le milieu extracellulaire.

Compléments

• Un dictyosome est constitué de saccules, c’est-à-dire de cavités concaves formées par des membranes lisses empilées.

• L’appareil de Golgi synthétise des glycolipides par glycosylation des lipides provenant du réticulum endoplasmique.

• Les vésicules de transport assurent les échanges entre compartiments et entre la cellule et le milieu extracellulaire.

💡 Astuce mémo

cis → médian → trans : du réticulum vers la membrane plasmique.

📖 6. Lysosomes et digestion cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysosomes : petites structures sphériques de 0,1 à 0,2 μm, délimitées par une membrane lipidique et produites à partir de l’appareil de Golgi

★ À maîtriser

• Les lysosomes maintiennent un pH intérieur acide compris entre 3,5 et 5 grâce à des pompes à protons H+.

• Les lysosomes contiennent des hydrolases digestives, notamment des protéases, des lipases et des nucléases, actives seulement à pH acide.

• Les lysosomes compartimentent les réactions de dégradation et digèrent les débris cellulaires ainsi que les organites endommagés par autophagie.

Compléments

• La membrane des lysosomes forme une barrière et contient des protéines transmembranaires spécifiques.

💡 Astuce mémo

Pompes à protons → pH acide → activation des hydrolases digestives.

📖 7. Mitochondries et énergie

★ À maîtriser

• Les mitochondries possèdent deux membranes, une externe et une interne formant des crêtes, et mesurent 0,5 à 1 μm de diamètre.

• Les mitochondries proviennent d’un ancien événement d’endosymbiose impliquant une α-protéobactérie, survenu il y a 1,5 à 2 milliards d’années.

• La majorité des gènes mitochondriaux ont été transférés vers le noyau, de sorte que la mitochondrie dépend fortement des protéines produites par la cellule.

• L’ADN mitochondrial humain est une petite molécule circulaire de 16,6 kb, présente en multiples exemplaires et transmise par voie maternelle.

• Les mitochondries produisent de l’ATP par phosphorylation oxydative et du pouvoir réducteur, et participent au métabolisme des acides aminés et des lipides, à l’homéostasie du calcium et à l’apoptose.

• Dans la phosphorylation oxydative, le gradient électrochimique de protons fournit l’énergie utilisée par l’ATP synthase pour synthétiser l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique, tandis que l’O2 est l’accepteur final d’électrons.

Compléments

• Les mitochondries sont particulièrement abondantes dans :

  • les cellules musculaires
  • les cellules cardiaques
  • les neurones

• Le génome mitochondrial humain comprend :

  • 2 gènes d’ARNr (12S et 16S)
  • 22 gènes d’ARNt
  • 13 gènes codant des protéines de la chaîne respiratoire

• Les mitochondries peuvent fusionner et se diviser par fission, ce qui contribue à leur dynamique cellulaire.

💡 Astuce mémo

Gradient de protons → ATP synthase → ATP.

📖 8. Peroxysomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Peroxysomes : structures de 0,2 à 0,5 μm de diamètre, plus grandes chez les végétaux, qui produisent et dégradent le H2O2

📝 Points essentiels

• Les peroxysomes réalisent la bêta-oxydation des acides gras et participent à la détoxification grâce à des peroxydases et des catalases.

📖 9. Cytosquelette et filaments

★ À maîtriser

• Le cytosquelette contribue à la tenue mécanique et à l’architecture cellulaire, et peut avoir un rôle moteur en association avec d’autres protéines.

• Le cytosquelette comprend trois types de filaments :

  • les filaments intermédiaires
  • les microtubules
  • les filaments d’actine

Compléments

• Les microtubules sont les filaments les plus rigides du cytosquelette.

📖 10. Microtubules et transport cellulaire

★ À maîtriser

• Les microtubules forment le fuseau mitotique qui assure la séparation correcte des chromosomes entre les deux cellules filles.

• Les microtubules servent de rails au transport intracellulaire des organites et des vésicules, auquel participent les kinésines et les dynéines.

Compléments

• Les microtubules contribuent au maintien de la forme cellulaire et à la mobilité par les cils et les flagelles.

• Le centrosome, situé près du noyau et composé de deux centrioles, est le centre organisateur des microtubules.

💡 Astuce mémo

Des microtubules forment des rails sur lesquels kinésines et dynéines déplacent des organites.

📖 11. Filaments d’actine et motilité

★ À maîtriser

• Les filaments d’actine soutiennent la forme cellulaire grâce à un réseau sous-membranaire.

• Les filaments d’actine participent : à la contraction musculaire avec la myosine, à la motilité cellulaire, à la formation de l’anneau contractile lors de la cytodiérèse

Compléments

• Les microvillosités sont des replis de la membrane plasmique de 0,5 à 1 μm de long, soutenus par des microfilaments d’actine.