Fiche de révision : Biologie cellulaire et membrane généralités

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la théorie cellulaire
2. Organisation des cellules eucaryotes
3. Cellules procaryotes et biofilms
4. Architecture générale de la membrane
5. Lipides membranaires et fluidité
6. Protéines et glucides membranaires
7. Renouvellement et asymétrie membranaire

📖 2. Fondements de la théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Biologie cellulaire : Science des lois qui régissent les phénomènes communs aux unités élémentaires d’organisation de la matière vivante et étude du vivant à l’échelle de la cellule.
• Cellule : Unité structurale, fonctionnelle et reproductrice d’un organisme.

★ À maîtriser

• En 1838, Theodor Schwann et Matthias Schleiden proposent la théorie selon laquelle la cellule est l’unité structurale et fonctionnelle commune des plantes et des animaux.

• La théorie cellulaire repose sur cinq points:

  • les êtres vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules
  • toute cellule provient de la division d’une cellule antérieure
  • la cellule est l’unité de base du vivant
  • la membrane plasmique assure l’individualité cellulaire
  • la cellule renferme l’information génétique nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction

Compléments

• En 1665, Robert Hooke définit le terme de « cellule ».

💡 Astuce mémo

Hooke nomme, Brown observe, Schwann et Schleiden théorisent

📖 3. Organisation des cellules eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Frontière fluide constituée d’une bicouche lipidique qui sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire, protège la cellule, permet les échanges et participe à la communication cellulaire.
• Cytoplasme : Milieu aqueux délimité par la membrane plasmique, dans lequel baignent les organites et où se déroulent de nombreuses réactions chimiques.

📝 Points essentiels

📌 Les cellules eucaryotes possèdent un vrai noyau contenant le matériel génétique, tandis que les cellules procaryotes possèdent du matériel génétique sans noyau individualisé.

• Le noyau contient l’information génétique et possède 46 chromosomes d’ADN chez l’être humain.

• L’information génétique circule du noyau vers le cytoplasme lorsque l’ADN est transcrit en ARNm, que l’ARNm mature sort du noyau, puis qu’il est traduit en protéine.

• Les cellules humaines expriment seulement une partie de leur génome, ce qui permet leur spécialisation en environ 200 types cellulaires.

• Lors d’une hypoxie, le rein produit de l’EPO, qui stimule la production de globules rouges dans la moelle osseuse, améliore l’oxygénation du sang puis voit sa production d’EPO diminuer lorsque l’oxygène circulant redevient normal.

💡 Astuce mémo

Expression génique différenciée → spécialisation cellulaire

📖 4. Cellules procaryotes et biofilms

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule procaryote : Cellule possédant une molécule d’ADN double brin formant un nucléoïde, mais dépourvue de noyau individualisé, de système endomembranaire et d’organites.

★ À maîtriser

📌 Un biofilm est un regroupement de bactéries dans une matrice généralement sucrée qui peut servir de bouclier, mais il ne constitue pas un organisme pluricellulaire.

Compléments

• Les procaryotes sont des organismes unicellulaires majoritairement représentés par les bactéries.

• La membrane plasmique est le seul système membranaire des procaryotes et elle isole le milieu intérieur, régule sa composition et fournit l’énergie cellulaire.

💡 Astuce mémo

Eucaryote avec noyau, procaryote sans noyau

📖 5. Architecture générale de la membrane

🔑 Notions clés & Définitions

• Mosaïque fluide : Singer et Nicolson, science, 1972 — Modèle décrivant une bicouche lipidique asymétrique dans laquelle s’insèrent des protéines, avec une composition différente entre les deux feuillets.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est en continuité avec le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi, ce qui permet sa biosynthèse et son renouvellement.

Compléments

• Dans la mucoviscidose, la mutation d’un canal membranaire permettant le passage du sodium rend le mucus épais, ce qui favorise la prolifération bactérienne et la formation de biofilms.

💡 Astuce mémo

Une mosaïque de protéines flottant dans une bicouche lipidique asymétrique

📖 6. Lipides membranaires et fluidité

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Lipide amphiphile dérivé du glycérol, composé de deux acides gras et d’un groupement phosphate relié à un groupement variable.

★ À maîtriser

• Les groupements variables sont:
  • l’éthanolamine
  • la sérine
  • la choline
  • l’inositol

📌 Les insaturations des acides gras introduisent une courbure dans les chaînes et augmentent la fluidité de la membrane plasmique.

• Le cholestérol est présent uniquement chez les eucaryotes et augmente l’hydrophobicité de la membrane en s’intercalant entre les phospholipides, ce qui la rend plus rigide et contrôle sa fluidité.

Compléments

• Les phospholipides représentent 35 % des lipides de la membrane plasmique des hépatocytes.

• Les glycolipides sont peu abondants et uniquement présents sur le feuillet externe, où un seul sucre forme un cérébroside et plusieurs sucres forment un ganglioside.

💡 Astuce mémo

Phospholipides fluidifiants, sphingomyélines et cholestérol rigidifiants

📖 7. Protéines et glucides membranaires

★ À maîtriser

📌 Les protéines transmembranaires traversent une ou plusieurs fois la bicouche, les protéines ancrées s’insèrent dans un seul feuillet et les protéines périphériques sont associées à la membrane sans domaine hydrophobe.

• Les domaines des protéines transmembranaires exposés au cœur lipidique présentent des acides aminés hydrophobes, tandis que leurs domaines cytosoliques ou extracellulaires présentent des acides aminés hydrophiles.

📌 Les glucides membranaires sont toujours liés à des lipides ou à des protéines et se trouvent toujours sur la face extracellulaire de la membrane plasmique.

Compléments

• Une protéine ancrée au feuillet externe peut être liée covalemment à un phosphatidylinositol par une ancre GPI, tandis qu’une protéine du feuillet interne possède un ancrage temporaire aux lipides.

💡 Astuce mémo

Traverser, s’ancrer, s’associer : trois façons pour une protéine membranaire

📖 8. Renouvellement et asymétrie membranaire

★ À maîtriser

• 🔄 Le renouvellement membranaire repose sur:
  1. apport de membrane par exocytose
  2. disparition de membrane par endocytose
  3. équilibre entre ces deux flux

Compléments

• Les liaisons disulfures se forment dans le milieu extracellulaire, qui est oxydant.

• Le feuillet interne de la membrane plasmique est en interaction avec le cytosquelette.

💡 Astuce mémo

Exocytose apporte, endocytose retire, le système endomembranaire renouvelle

📊 Tableaux de synthèse

Eucaryotes et procaryotes

Types de protéines membranaires