Fiche de révision : Biologie cellulaire : cellules et cytosquelette

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux de la cellule
2. Cellules procaryotes et bactéries
3. Origine et diversité eucaryote
4. Cellules musculaires et communication
5. Membrane lipidique et protéines
6. Transports à travers la membrane
7. Microtubules et transport intracellulaire
8. Filaments intermédiaires et actine
9. Sarcomère et contraction musculaire

📖 1. Principes généraux de la cellule

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Brique élémentaire du vivant et plus petit organisme contenant les propriétés du vivant.
• Métabolisme : Ensemble des réactions d’une cellule, comprenant l’anabolisme qui produit de nouvelles molécules complexes et le catabolisme qui dégrade des molécules complexes en produisant de l’énergie.

★ À maîtriser

• Une cellule fille provient d’une cellule mère et reçoit l’information nécessaire à sa descendance.

Compléments

• Un organisme peut être unicellulaire ou pluricellulaire.

• Darwin a proposé le concept d’arbre phylogénétique.

💡 Astuce mémo

Information transmise → cellule fille issue d’une cellule mère

📖 2. Cellules procaryotes et bactéries

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromosome bactérien : Molécule d’ADN circulaire et bicaténaire essentielle à la vie de la bactérie.
• Plasmide : Petit élément d’ADN circulaire et bicaténaire qui n’est pas essentiel à la vie bactérienne mais peut donner un avantage à la bactérie.
• Paroi bactérienne : Donne sa forme à la bactérie et la protège contre le choc osmotique grâce à une structure riche en peptidoglycane, cible des antibiotiques.

★ À maîtriser

📌 Les procaryotes regroupent deux domaines du vivant : les bactéries et les archées, dont certaines vivent dans des milieux extrêmes de chaleur, de salinité ou de pH.

Compléments

• Des exemples de bactéries sont:

  • Lactobacillus casei intervient dans la fermentation du lait
  • Escherichia coli est utilisé en recherche
  • Vibrio cholerae est pathogène
  • Yersinia pestis est pathogène

• La taille des bactéries est comprise entre 1 et 10 micromètres.

• Les pili permettent l’adhérence à un substrat, tandis que les pili sexuels participent à la conjugaison et à l’échange de matériel génétique.

• Le flagelle bactérien intervient dans le mouvement de la bactérie.

💡 Astuce mémo

Chromosome essentiel, plasmide facultatif

📖 3. Origine et diversité eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie endosymbiotique : Propose que les mitochondries et les chloroplastes des cellules eucaryotes proviennent de bactéries anciennes absorbées par une autre cellule.
• Organite : Structure spécialisée située dans le cytoplasme d’une cellule et assurant un rôle précis.

📝 Points essentiels

• La cellule eucaryote ancestrale était aérobie, c’est-à-dire utilisait le dioxygène, et hétérotrophe, c’est-à-dire utilisait des molécules organiques.

• Une hématie mesure environ 7 micromètres et un cardiomyocyte environ 20 micromètres.

• Le corps cellulaire d’un neurone mesure de 5 à 75 micromètres et son axone peut mesurer de 1 micromètre à plusieurs mètres.

• Le protéasome participe à la dégradation des protéines et les hydrolases dégradent des déchets cellulaires.

💡 Astuce mémo

Bactérie absorbée → mitochondrie ou chloroplaste

📖 4. Cellules musculaires et communication

★ À maîtriser

• Les principaux types de cellules musculaires sont: la cellule musculaire squelettique striée, la cellule musculaire cardiaque striée, organisée en Y avec des disques intercalaires, la cellule musculaire lisse, qui tapisse les vaisseaux et fonctionne involontairement

• Dans la cellule musculaire squelettique, la membrane sarcoplasmique forme des tubules transverses en contact avec le réticulum sarcoplasmique, constituant la triade musculaire.

• À la jonction neuromusculaire, le motoneurone libère de l’acétylcholine, qui se fixe à un récepteur et provoque la dépolarisation de la membrane sarcoplasmique puis la contraction musculaire.

Compléments

• Les mitochondries musculaires produisent l’ATP et sont localisées sous la membrane plasmique ou entre les myofibrilles.

💡 Astuce mémo

Acétylcholine → dépolarisation → contraction

📖 5. Membrane lipidique et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipide : Molécule amphiphile composée d’un glycérol, d’un phosphate et d’un alcool, avec une tête hydrophile et des queues hydrophobes.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est une bicouche lipidique dans laquelle les têtes hydrophiles sont tournées vers les milieux aqueux et les queues hydrophobes vers l’intérieur.

📌 La bicouche lipidique possède une faible perméabilité aux ions, à l’eau et aux molécules polarisées.

• Les protéines membranaires peuvent être intégrales, périphériques ou ancrées aux lipides par une liaison covalente, et certaines sont glycosylées après leur traduction.

Compléments

• La phosphatidylsérine se trouve dans le feuillet intracellulaire, tandis que les sphingolipides et le cholestérol sont d’autres lipides membranaires amphiphiles ou hydrophobes.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile vers l’eau, queue hydrophobe vers l’intérieur

📖 6. Transports à travers la membrane

★ À maîtriser

📌 La diffusion simple déplace une molécule selon son gradient sans protéine, tandis que la diffusion facilitée suit aussi le gradient mais nécessite un canal ou un transporteur.

📌 Le transport actif déplace une molécule d’un compartiment moins concentré vers un compartiment plus concentré et nécessite de l’énergie fournie par l’ATP ou par un gradient ionique.

• La pompe Na/K hydrolyse l’ATP pour faire sortir 3 ions sodium et faire entrer 2 ions potassium, créant une différence de charge essentielle au potentiel de membrane des neurones et des muscles.

• Au repos, le récepteur nicotinique de l’acétylcholine est fermé ; la fixation de l’acétylcholine l’ouvre et provoque une dépolarisation membranaire.

• Le récepteur de la ryanodine libère du calcium pour permettre la contraction, tandis que la pompe SERCA reprend le calcium dans le réticulum sarcoplasmique lors de la relaxation.

Compléments

• Le transporteur GLUT4 participe à la diffusion facilitée du glucose dans le muscle.

💡 Astuce mémo

Passif selon le gradient, actif contre le gradient

📖 7. Microtubules et transport intracellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Ensemble de structures cellulaires impliqué dans la résistance mécanique, la division, la morphologie et le déplacement de la cellule.
• Microtubule : Tube creux rigide de 25 nm composé de 13 protofilaments de dimères d’alpha- et de bêta-tubuline.

★ À maîtriser

• 🔄 La polymérisation des microtubules comprend: nucléation au niveau du centrosome, élongation par ajout de dimères de tubuline, équilibre entre polymérisation et dépolymérisation

• Les microtubules participent au fuseau mitotique, aux cils et aux flagelles, ainsi qu’au transport intracellulaire d’organites et de vésicules.

• La dynéine assure le transport rétrograde vers l’extrémité moins, tandis que la kinésine assure le transport antérograde vers l’extrémité plus.

Compléments

• La perte rapide de nombreuses tubulines à l’extrémité plus correspond à la catastrophe liée à l’instabilité dynamique des microtubules.

• Les protéines MAP2 et tau stabilisent les microtubules, tandis que les catastrophines augmentent leur dépolymérisation et que le taxol les stabilise dans le traitement du cancer du sein.

💡 Astuce mémo

Kinésine vers +, dynéine vers −

📖 8. Filaments intermédiaires et actine

🔑 Notions clés & Définitions

• Microfilament d’actine : Polymère d’actine globulaire G formant de l’actine F, organisée en double hélice de deux filaments, avec un diamètre de 5 à 9 nm.

★ À maîtriser

• Les filaments intermédiaires sont solides, flexibles, en forme de corde et résistants aux contraintes mécaniques ; leur assemblage ne nécessite pas de GTP.

• 🔄 La polymérisation de l’actine comprend:

  1. nucléation au niveau du cortex cellulaire
  2. élongation du filament
  3. équilibre entre ajout et perte de sous-unités

• À l’équilibre, l’extrémité plus de l’actine gagne davantage d’actine G qu’elle n’en perd, tandis que l’extrémité moins en gagne moins qu’elle n’en perd, ce qui produit un tapis roulant.

Compléments

• Les principaux exemples de filaments intermédiaires sont:

  • kératines des cellules épithéliales
  • vimentine des cellules mésenchymateuses
  • desmine des cellules musculaires
  • neurofilaments des cellules nerveuses
  • lamines des noyaux cellulaires

• ARP favorise la nucléation de l’actine, CapZ stabilise l’extrémité plus, la thymosine séquestre l’actine G et la profiline stimule sa polymérisation.

💡 Astuce mémo

Actine : nucléation → élongation → équilibre

📖 9. Sarcomère et contraction musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité musculaire délimitée par des stries Z et contenant des filaments d’actine et des filaments plus épais de myosine.

📝 Points essentiels

• Le filament fin contient de la tropomyosine et un complexe de troponines T, I et C.

• Les rôles des troponines sont: la troponine T se lie à la tropomyosine, la troponine I empêche l’interaction entre l’actine et la myosine, la troponine C se lie au calcium

📊 Tableaux de synthèse

Transports membranaires