Fiche de révision : Biologie cellulaire fondamentale

📋 Plan du Cours

1. Définition et théorie cellulaire
2. Évolution et classification cellulaire
3. Organisation de la cellule bactérienne
4. Organisation de la cellule eucaryote
5. Structure de la cellule musculaire
6. Composition de la membrane plasmique
7. Protéines et fonctions membranaires
8. Transports à travers la membrane
9. Couplage excitation-contraction
10. Rôles généraux des membranes
11. Repères de vocabulaire cellulaire

📖 1. Définition et théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité structurale et fonctionnelle fondamentale du vivant et la plus petite entité constituant un organisme vivant.
• Métabolisme : Ensemble des réactions biochimiques se déroulant dans la cellule.

★ À maîtriser

📌 L’anabolisme synthétise des molécules complexes à partir de molécules simples en nécessitant généralement de l’énergie, tandis que le catabolisme dégrade des molécules complexes en molécules simples en libérant généralement de l’énergie.

• L’information génétique est portée par l’ADN et peut être transmise aux cellules filles lors de la division cellulaire.

Compléments

📌 Un organisme unicellulaire est constitué d’une seule cellule, tandis qu’un organisme pluricellulaire est constitué de nombreuses cellules spécialisées.

📖 2. Évolution et classification cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre phylogénétique : Représentation des relations de parenté évolutive entre les espèces.

★ À maîtriser

• Les procaryotes comprennent les deux grands domaines Bacteria et Archaea, tandis que les eucaryotes comprennent notamment les animaux, les végétaux et les champignons.

• 🔄 La théorie endosymbiotique décrit: l’intégration de procaryotes par un ancêtre eucaryote, l’établissement d’une relation durable avec la cellule hôte, la formation des mitochondries et des chloroplastes

Compléments

• Les environnements extrêmes cités sont:
  • une forte salinité
  • une acidité importante
  • des températures élevées

💡 Astuce mémo

Procaryote intégré → organite eucaryote

📖 3. Organisation de la cellule bactérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Procaryote : Cellule ne possédant pas de noyau délimité par une enveloppe nucléaire.
• Plasmide : Petite molécule d’ADN extrachromosomique, généralement circulaire et bicaténaire, qui peut conférer des avantages comme une résistance.

★ À maîtriser

• Le chromosome bactérien est généralement constitué d’un ADN circulaire et bicaténaire portant l’information génétique essentielle à la survie de la bactérie.

Compléments

• Les pili communs permettent notamment l’adhérence, tandis que les pili sexuels interviennent dans le transfert de matériel génétique par conjugaison bactérienne.

📌 Certaines pénicillines inhibent la synthèse du peptidoglycane, ce qui fragilise la paroi bactérienne et peut conduire à la lyse en milieu hypotonique.

💡 Astuce mémo

Une bactérie comme une petite capsule contenant ADN, ribosomes, pili et flagelle

📖 4. Organisation de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Eucaryote : Cellule possédant un noyau délimité par une enveloppe nucléaire.

★ À maîtriser

• L’enveloppe nucléaire est constituée d’une double membrane comportant des pores nucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme.

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes sur sa face cytosolique, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en est dépourvu.

• Les mitochondries sont des organites à double membrane qui participent notamment à la production d’ATP.

Compléments

• Chez l’être humain, les cellules somatiques possèdent généralement 46 chromosomes, soit 23 paires.

• La lumière des lysosomes est acide, avec un pH d’environ 5, ce qui favorise l’activité des hydrolases lysosomales.

💡 Astuce mémo

Noyau délimité chez l’eucaryote, ADN non enfermé chez le procaryote

📖 5. Structure de la cellule musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcolemme : Membrane plasmique de la cellule musculaire.
• Triade : Association d’un tubule T à deux citernes terminales du réticulum sarcoplasmique.

★ À maîtriser

📌 La cellule musculaire striée squelettique assure une contraction volontaire, le cardiomyocyte appartient au muscle strié cardiaque et la cellule musculaire lisse assure des contractions involontaires.

• Les sarcomères sont les unités fonctionnelles de la contraction musculaire et sont organisés en répétition dans les myofibrilles.

Compléments

• Les mitochondries musculaires fournissent l’ATP nécessaire aux fonctions cellulaires et à la contraction, avec des populations sous-sarcolemmales et intermyofibrillaires.

💡 Astuce mémo

Sarcolemme → tubule T → triade → sarcomère

📖 6. Composition de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipide : Lipide comportant notamment deux chaînes d’acides gras, un glycérol, un groupement phosphate et un alcool.
• Amphiphile : Molécule possédant à la fois une partie hydrophile et une partie hydrophobe.
• Mosaïque fluide : Modèle décrivant une membrane dont les lipides et certaines protéines se déplacent latéralement et qui contient de nombreuses protéines différentes.

★ À maîtriser

• En milieu aqueux, les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche lipidique, dont une version artificielle entourant un compartiment aqueux est appelée liposome.

• Les deux feuillets de la membrane plasmique n’ont pas la même composition lipidique, et la phosphatidylsérine est principalement située sur le feuillet cytosolique en conditions physiologiques.

Compléments

• Les sphingolipides reposent sur une structure contenant de la sphingosine, et la sphingomyéline participe notamment à la constitution de la gaine de myéline.

💡 Astuce mémo

Une bicouche de phospholipides avec têtes hydrophiles vers l’eau et queues hydrophobes au centre

📖 7. Protéines et fonctions membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosylation : Modification post-traductionnelle par laquelle certaines protéines membranaires portent des chaînes glucidiques participant notamment à la reconnaissance cellulaire.

📝 Points essentiels

📌 Les protéines intégrales traversent la bicouche lipidique, les protéines périphériques y sont associées sans la traverser et les protéines ancrées aux lipides sont liées de manière covalente à un lipide membranaire.

• Les protéines membranaires participent notamment à la réception des signaux, au transport de molécules et d’ions, à l’adhérence, aux activités enzymatiques et à la communication cellulaire.

📖 8. Transports à travers la membrane

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion simple : Passage d’une substance selon son gradient de concentration, sans intervention d’une protéine de transport.
• Transport actif : Le transport actif déplace une substance contre son gradient électrochimique et nécessite une source d’énergie.

★ À maîtriser

• GLUT4 facilite l’entrée du glucose dans certaines cellules, notamment musculaires, et sa présence à la membrane augmente notamment en réponse à l’insuline et à l’exercice.

• La Na⁺/K⁺-ATPase hydrolyse l’ATP pour faire sortir 3 Na⁺ de la cellule et faire entrer 2 K⁺, contribuant au maintien du potentiel de membrane.

📌 Le milieu extracellulaire est riche en Na⁺ et relativement pauvre en K⁺, tandis que le milieu intracellulaire est relativement pauvre en Na⁺ et riche en K⁺.

Compléments

• La diffusion facilitée s’effectue selon le gradient de concentration avec une protéine membranaire et sans consommation directe d’ATP.

💡 Astuce mémo

Diffusion selon le gradient, transport actif contre le gradient

📖 9. Couplage excitation-contraction

★ À maîtriser

• À la jonction neuromusculaire, l’arrivée du potentiel d’action du motoneurone provoque la libération d’ACh, qui active les récepteurs nicotiniques et entraîne une entrée de Na⁺ ainsi qu’une dépolarisation musculaire.

• 🔄 La propagation suit:

  1. le sarcolemme
  2. les tubules T
  3. le cœur de la fibre musculaire

• La dépolarisation des tubules T active les DHPR, qui sont couplés fonctionnellement aux RyR du réticulum sarcoplasmique, dont l’ouverture libère du Ca²⁺ dans le cytosol.

📌 La pompe SERCA utilise l’ATP pour recapter le Ca²⁺ cytosolique et le faire retourner dans la lumière du réticulum sarcoplasmique, ce qui permet la relaxation.

Compléments

📌 Les curares non dépolarisants bloquent les récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine et empêchent l’activation normale de la fibre musculaire.

💡 Astuce mémo

ACh → dépolarisation → DHPR/RyR → Ca²⁺ → contraction → SERCA

📖 10. Rôles généraux des membranes

★ À maîtriser

• Les membranes assurent la compartimentation, la barrière sélective, le transport, la réception et la transmission des signaux, la communication cellulaire et le support d’activités biochimiques.

📌 Chez les eucaryotes, la transcription se déroule dans le noyau et la traduction principalement dans le cytoplasme, tandis que chez les procaryotes elles se déroulent dans le même compartiment général.

Compléments

• Dans les mitochondries, les membranes participent aux mécanismes de production d’ATP.

📖 11. Repères de vocabulaire cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• SERCA : Ca²⁺-ATPase du réticulum sarcoplasmique ou endoplasmique qui recapture le Ca²⁺.
• RyR : Récepteur à la ryanodine, canal de libération du Ca²⁺ du réticulum sarcoplasmique.
• Réticulum sarcoplasmique : Réticulum endoplasmique spécialisé de la cellule musculaire.
• Tubule T : Invagination transverse du sarcolemme qui pénètre dans la cellule musculaire.
• ACh : Abréviation d’acétylcholine, le neurotransmetteur libéré à la jonction neuromusculaire.

📊 Tableaux de synthèse

Procaryotes et eucaryotes

Principaux transports membranaires