Fiche de révision : Biologie cellulaire et microscopie

📋 Plan du Cours

1. Échelles et diversité du vivant
2. Organisation et chimie cellulaires
3. Information génétique et métabolisme
4. Membrane plasmique et échanges
5. Cytoplasme et organites
6. Cytosquelette et mouvements cellulaires
7. Adhérence et jonctions cellulaires
8. Cycle cellulaire et différenciation
9. Microscopie et imagerie cellulaire

📖 1. Échelles et diversité du vivant

★ À maîtriser

📌 Les procaryotes sont des organismes unicellulaires sans noyau ni compartiments cellulaires, tandis que les eucaryotes peuvent être unicellulaires ou multicellulaires et possèdent un noyau, des organites et un cytosquelette.

• La bactérie Mycoplasma genitalium mesure environ 300 nm, l'algue unicellulaire Ostreococcus tauri environ 800 nm, l'œuf d'autruche environ 12 cm de diamètre et une cellule nerveuse de girafe peut atteindre 3 m de longueur.

Compléments

• La taille moyenne des procaryotes est de quelques micromètres, tandis que celle des cellules eucaryotes est de quelques dizaines de micromètres.

💡 Astuce mémo

Procaryote minuscule contre cellule eucaryote parfois géante

📖 2. Organisation et chimie cellulaires

📝 Points essentiels

• Une cellule est composée majoritairement d'eau, qui représente environ 70 % de sa composition.

• Le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote représentent ensemble 96,5 % du poids d'un organisme.

📌 Les lipides constituent des réserves nutritives et des membranes, les glucides fournissent de l'énergie et des éléments structuraux, les acides nucléiques portent l'information génétique et les protéines assurent notamment la catalyse, la structure, le transport et la défense.

📖 3. Information génétique et métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Unité structurale et fonctionnelle de l'information génétique.

📝 Points essentiels

📌 Les cellules eucaryotes portent leur information génétique sur plusieurs chromosomes linéaires dans le noyau et sur un petit chromosome circulaire mitochondrial, tandis que les procaryotes possèdent principalement un chromosome circulaire libre dans le cytoplasme.

• Le métabolisme transforme les nutriments en énergie utilisable et en éléments nécessaires à la synthèse de nouvelles molécules grâce à des enzymes, en couplant catabolisme et anabolisme avec des porteurs d'énergie comme l'ATP.

💡 Astuce mémo

Nutriments → réactions enzymatiques → ATP et synthèses

📖 4. Membrane plasmique et échanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Bicouche lipidique qui sépare la cellule de son environnement et assure des échanges sélectifs.

★ À maîtriser

• Les phospholipides sont des molécules amphipathiques constituées d'une partie hydrophile et d'une partie hydrophobe, ce qui permet la formation spontanée d'une bicouche lipidique dans l'eau.

• 🔄 Les échanges membranaires comprennent:

  1. import de nutriments
  2. réception de signaux
  3. export de produits ou déchets

Compléments

📌 Les protéines membranaires peuvent traverser la bicouche comme protéines transmembranaires ou s'insérer sur l'une de ses faces, et elles peuvent former des canaux ou des récepteurs.

💡 Astuce mémo

Une bicouche lipidique comme une frontière à portes sélectives

📖 5. Cytoplasme et organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Organite qui sépare l'ADN du cytosol et la transcription de la traduction.

📝 Points essentiels

• Le réticulum endoplasmique assure notamment la synthèse de la plupart des lipides et protéines membranaires, le stockage du calcium et la détoxification; le REG porte des ribosomes, contrairement au REL.

• L'appareil de Golgi modifie et trie la plupart des produits du réticulum endoplasmique entre une face cis d'entrée et une face trans de sortie.

• Les lysosomes dégradent des débris et des microorganismes grâce à des hydrolases acides dans un lumen d'environ pH 5.

📌 Les mitochondries produisent de l'ATP par phosphorylation oxydative, tandis que les chloroplastes réalisent la photosynthèse chez les plantes et les algues vertes.

📖 6. Cytosquelette et mouvements cellulaires

★ À maîtriser

• Le cytosquelette est un réseau dynamique de filaments protéiques impliqué dans la morphologie, la résistance mécanique, le transport intracellulaire, la locomotion et la division cellulaire.

• Les microfilaments sont formés d'actine et se polymérisent ou se dépolymérisent; ils participent notamment aux microvillosités, à la contraction, à la locomotion et à la cytokinèse avec la myosine.

• Les microtubules sont des tubes creux constitués de 13 protofilaments de tubuline alpha et bêta et se réorganisent continuellement grâce à l'énergie du GTP.

Compléments

• Les filaments intermédiaires sont des filaments hétérogènes sans polarité qui assurent la morphologie cellulaire, la résistance aux contraintes mécaniques et la cohésion entre les cellules.

💡 Astuce mémo

AMF : actine, microtubules, filaments intermédiaires

📖 7. Adhérence et jonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécules d'adhésion cellulaire : Protéines transmembranaires comportant des domaines intracellulaire, transmembranaire et extracellulaire et pouvant dépendre ou non du calcium.

📝 Points essentiels

• La matrice extracellulaire comprend:
  • de l'eau
  • du collagène
  • de l'élastine
  • de la fibronectine
  • de la laminine
  • des glycosaminoglycanes
  • des protéoglycanes

📌 Les cadhérines assurent une adhésion homophilique dépendante du calcium, les IgCAMs une adhésion indépendante du calcium, les sélectines des interactions hétérophiliques transitoires et les intégrines une fixation à la matrice extracellulaire.

• Les jonctions intercellulaires comprennent les jonctions serrées, les desmosomes, les hémidesmosomes, les jonctions communicantes et les plasmodesmes chez les plantes.

📖 8. Cycle cellulaire et différenciation

★ À maîtriser

📌 La mitose des cellules somatiques produit deux cellules filles génétiquement identiques, tandis que la méiose des cellules germinales produit des cellules filles génétiquement différentes.

• Chez l'être humain, un chromosome correspond à une molécule d'ADN et les cellules possèdent 46 chromosomes ainsi qu'un chromosome mitochondrial.

• La gastrulation met en place les feuillets embryonnaires et les axes de polarité antéro-postérieur, dorso-ventral et droite-gauche, puis contribue à l'organisation des tissus.

• Les trois feuillets embryonnaires sont:

  • l'ectoderme
  • le mésoderme
  • l'endoderme

Compléments

• Le développement est contrôlé par des gènes du développement activés en cascade et par des facteurs de transcription spécifiques qui régulent l'expression du génome.

💡 Astuce mémo

Fécondation → divisions → gastrulation → différenciation

📖 9. Microscopie et imagerie cellulaire

★ À maîtriser

📌 La microscopie optique utilise notamment le champ clair, la fluorescence et la microscopie confocale, tandis que la microscopie électronique comprend les microscopes électronique à balayage et à transmission ainsi que la cryo-électron tomographie.

• Les marqueurs fluorescents comprennent: les fluorochromes, les anticorps ou séquences couplés à un fluorochrome, les protéines fluorescentes intégrées dans le génome

Compléments

• La déconvolution traite informatiquement une image de fluorescence pour réduire le bruit de fond, selon des manipulations strictement encadrées comparant l'image brute et l'image traitée.

• Le microscope à force atomique, le microscope électronique à transmission et le microscope électronique à balayage permettent d'étudier des structures biologiques à des échelles et avec des pouvoirs séparateurs différents.

💡 Astuce mémo

Champ clair → fluorescence → confocal → électronique

📊 Tableaux de synthèse

Procaryotes et eucaryotes

Types de filaments du cytosquelette