Fiche de révision : Biologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Cellule et niveaux d’organisation
2. Organisation de la cellule eucaryote
3. Membrane plasmique et protéines
4. Noyau et information génétique
5. Réticulum endoplasmique et ribosomes
6. Appareil de Golgi et lysosomes
7. Peroxysomes et dégradation cellulaire
8. Mitochondries et dynamique cellulaire
9. Ribosomes et centrosomes
10. Cytosquelette et motilité

📖 1. Cellule et niveaux d’organisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Le plus petit système qui répond à la définition de la vie.
• Être vivant : Un système thermodynamique qui génère de l’ordre dans ses structures et les maintient fonctionnelles, au prix d’une augmentation du désordre environnant.

★ À maîtriser

📌 Les virus ne sont pas considérés comme des êtres vivants, contrairement aux cellules.

Compléments

• LUCA, ou Last Universal Common Ancestor, est la cellule ancêtre de toutes les cellules actuellement présentes sur Terre.

📖 2. Organisation de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Eucaryote : Une cellule de grande taille contenant des réseaux membranaires internes qui délimitent des compartiments aux fonctions métaboliques spécialisées.
• Hyaloplasme : Le volume aqueux situé entre la face interne de la membrane plasmique et la face externe des membranes des organites.

★ À maîtriser

📌 Une cellule procaryote ne possède pas de noyau, tandis qu’une cellule eucaryote possède un noyau délimité par une enveloppe nucléaire.

Compléments

• L’hyaloplasme contient notamment :
  • le centrosome
  • le cytosquelette
  • les ribosomes
  • des microtubules
  • des ions

📖 3. Membrane plasmique et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipide amphiphile : Une chaîne hydrocarbonée hydrophobe et une tête hydrophile.
• Mosaïque fluide : Une structure dans laquelle les protéines sont situées dans la bicouche lipidique ou associées à ses surfaces hydrophiles.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique contient en moyenne 60 % de lipides et 40 % de protéines.

Compléments

• La cryofracture permet d’observer les protéines membranaires en congelant les cellules à −196 °C, en sublimant l’eau, en réalisant un ombrage métallique puis en éliminant la matière organique pour conserver la réplique.

💡 Astuce mémo

Une mosaïque fluide où lipides et protéines flottent dans une bicouche.

📖 4. Noyau et information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : L’ensemble formé par l’ADN et les protéines histones.

★ À maîtriser

📌 Une cellule diploïde possède 23 paires de chromosomes, tandis qu’une cellule haploïde en possède la moitié.

📌 L’euchromatine est relâchée et permet la transcription, tandis que l’hétérochromatine est condensée et ne permet pas la transcription.

• Le nucléole est une région contenant les gènes de l’ARN ribosomique et constitue le lieu de production des ribosomes.

Compléments

• Le noyau mesure entre 5 et 10 micromètres de diamètre dans les cellules diploïdes.

• Une mutation du gène LMNA codant les lamines A et C peut provoquer le syndrome de Hutchinson-Gilford, ou progéria.

💡 Astuce mémo

Euchromatine ouverte et lisible, hétérochromatine compacte et silencieuse.

📖 5. Réticulum endoplasmique et ribosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine isoforme : Appartient à une famille dont les membres ont une structure très proche, due à une légère variation de leur séquence d’acides aminés, et des fonctions voisines.

★ À maîtriser

📌 Le REG possède des ribosomes et synthétise les protéines membranaires et les protéines de sécrétion, tandis que le REL n’en possède pas et synthétise les acides gras et les phospholipides membranaires.

• Les ribosomes associés au REG synthétisent notamment :
  • les protéines solubles de sécrétion
  • les enzymes lysosomiales et golgiennes
  • les protéines de surface
  • les glycoprotéines

Compléments

• Les phospholipides synthétisés dans le REL bourgeonnent en vésicules qui se dirigent vers la membrane plasmique et fusionnent avec elle.

💡 Astuce mémo

REG avec ribosomes pour les protéines exportées, REL sans ribosomes pour les lipides.

📖 6. Appareil de Golgi et lysosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Exocytose : La fusion de vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique afin de libérer leur contenu.
• Lysosome : Une vésicule membranaire dérivée de l’appareil de Golgi contenant des enzymes hydrolytiques actives à un pH d’environ 5.

★ À maîtriser

• Les protéines produites dans le REG sont transportées vers le cis-Golgi, puis le Golgi médian et enfin le trans-Golgi, où elles sont maturées et adressées.

Compléments

• Le trans-Golgi stocke certaines protéines dans des vésicules jusqu’à la réception d’un signal hormonal ou nerveux déclenchant leur exocytose.

💡 Astuce mémo

REG → cis-Golgi → Golgi médian → trans-Golgi → exocytose.

📖 7. Peroxysomes et dégradation cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Peroxysome : Un organite contenant des enzymes qui dégradent les acides gras à très longue chaîne et certains acides aminés.

★ À maîtriser

📐 Formule - La catalase dégrade le peroxyde d’hydrogène selon la réaction $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$.

Compléments

• Les peroxysomes du foie contiennent des enzymes qui produisent la bile, tandis que ceux du cerveau participent à la production du plasmalogène, qui constitue près de 70 pour cent de la gaine de myéline.

📌 Les maladies lysosomiales sont des maladies génétiques dues à une enzyme lysosomiale manquante ou défectueuse, ce qui entraîne une accumulation de substrats dans la cellule.

💡 Astuce mémo

Dégradation des acides gras → production de H₂O₂ → neutralisation par la catalase.

📖 8. Mitochondries et dynamique cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Un organite qui produit de l’énergie sous forme d’ATP et parfois de chaleur.

★ À maîtriser

• L’ATP est synthétisé par phosphorylation oxydative au niveau de l’ATP-synthase située sur les crêtes mitochondriales.

• La matrice mitochondriale contient notamment :

  • les enzymes du cycle de Krebs
  • les enzymes de la bêta-oxydation
  • les enzymes du cycle de l’urée
  • un ADN circulaire en plusieurs copies

• La dynamique mitochondriale comprend :

  • la fusion
  • la fission
  • le transport

Compléments

• Des mutations pathogènes de la protéine de fusion mitochondriale OPA1 peuvent provoquer une atrophie optique autosomique dominante et la maladie de Charcot-Marie-Tooth.

💡 Astuce mémo

Fusion, fission et transport assurent la dynamique mitochondriale.

📖 9. Ribosomes et centrosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Une particule ribonucléoprotéique formée d’une grande sous-unité et d’une petite sous-unité, qui assure la traduction des ARN messagers.
• Polysome : Un ensemble de ribosomes libres liés simultanément au même ARN messager.

★ À maîtriser

• Les ribosomes libres synthétisent les protéines solubles du cytosol, notamment les enzymes de la glycolyse et certaines protéines adaptatrices membranaires.

Compléments

• Les centrioles sont constitués de neuf triplets de microtubules liés entre eux par des protéines.

📖 10. Cytosquelette et motilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Un réseau de protéines qui maintient la forme de la cellule, permet ses changements de forme et son déplacement, assure le trafic des vésicules et l’ancrage cellulaire.
• Microfilament : Constitué d’actine G polymérisée en actine F et participant au maintien de la forme cellulaire, notamment en périphérie de la cellule.
• Microtubule : Un tube de 24 à 25 nanomètres de diamètre formé par la polymérisation d’hétérodimères de tubuline alpha et bêta.

★ À maîtriser

• Le cytosquelette comprend :

  • les microfilaments
  • les microtubules
  • les filaments intermédiaires

• Les filaments intermédiaires sont stables, abondants dans les cellules soumises à des contraintes mécaniques et plus résistants à la rupture que les microfilaments et les microtubules.

• Les microtubules servent de rails aux vésicules et aux organites grâce à la kinésine, qui se dirige vers le pôle plus, et à la dynéine, qui se dirige vers le pôle moins.

Compléments

• Les cinq classes de filaments intermédiaires sont :

  • les filaments de desmine
  • les filaments de cératine
  • les neurofilaments
  • les lamines A, B et C
  • les filaments de vimentine

• La phalloïdine empêche la dépolymérisation des filaments d’actine et inhibe l’activité ATP-hydrolase de l’actine F, ce qui stabilise les microfilaments.

💡 Astuce mémo

A-M-I : actine, microtubules, filaments intermédiaires.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principaux composants du cytosquelette