Fiche de révision : Biologie cellulaire générale

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques et échelles du vivant
2. Constituants chimiques des cellules
3. Origine et diversité du vivant
4. Organisation des cellules procaryotes
5. Rôles des bactéries et microbiote
6. Organisation du noyau eucaryote
7. Organites et trafic intracellulaire
8. Cytosquelette et filaments cellulaires
9. Différenciation et cycle cellulaire

📖 1. Caractéristiques et échelles du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Plus petite unité capable de manifester de manière autonome les propriétés du vivant.

★ À maîtriser

• Les propriétés du vivant comprennent :
  • l’autoréplication
  • l’autoassemblage
  • la croissance
  • la multiplication
  • la mort des cellules

Compléments

• Le corps humain comprend environ $10^{14}$ cellules humaines et $10^{15}$ bactéries, soit dix fois plus de bactéries que de cellules humaines.

• Les bactéries ont une taille proche du micromètre, tandis que les hématies sont dix fois plus grandes.

• Le glucose mesure entre $10^{-9}$ et $10^{-10}$ m, tandis que l’hémoglobine mesure environ $10^{-8}$ m.

📖 2. Constituants chimiques des cellules

★ À maîtriser

• L’eau est le principal constituant de toutes les cellules.

• Les constituants organiques se répartissent en familles :

  • glucides
  • lipides
  • protéines
  • nucléotides et acides nucléiques

• Une enzyme est une protéine qui favorise une réaction chimique en aidant à produire des produits à partir d’un substrat.

• L’ATP est un nucléotide dont les liaisons riches en énergie se trouvent dans son groupement de trois phosphates; les cellules le produisent et l’utilisent comme source d’énergie, notamment pour la synthèse des protéines.

• L’ADN porte l’information génétique, notamment les gènes codant les protéines; sa réplication copie cette information pour la transmettre entre générations cellulaires, et la transcription des gènes forme des ARN participant notamment à la synthèse des protéines.

Compléments

• Les cellules contiennent des ions minéraux tels que le potassium $K^+$, le sodium $Na^+$ et les ions chlorure $Cl^-$.

• Les glucides, comme le glucose, sont des sucres qui jouent un rôle essentiel dans la production d’énergie.

• Certains lipides sont des constituants essentiels des membranes cellulaires.

• Les nucléotides ont notamment un rôle énergétique et constituent les éléments de base de l’ADN et de l’ARN.

• Dans l’ATP, l’adénine est la base azotée et le ribose est le sucre qui relie les deux autres parties.

📖 3. Origine et diversité du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Dernier ancêtre commun universel : À la base de l’arbre du vivant et ancêtre de toutes les cellules actuelles.

★ À maîtriser

• Les premières cellules, qui étaient des Procaryotes sans noyau, sont apparues il y a 3,5 milliards d’années.

• Les cellules Eucaryotes, caractérisées par la présence d’un noyau, sont apparues il y a 1,5 milliard d’années.

• Les virus ne figurent pas dans l’arbre du vivant, ne sont pas des cellules et sont incapables de se reproduire de manière autonome; ils ne sont donc pas vivants.

Compléments

• Les Procaryotes comprennent deux règnes du vivant : les bactéries et les Archées.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, Eucaryote avec noyau.

📖 4. Organisation des cellules procaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmide : Petite molécule d’ADN circulaire portant quelques gènes et pouvant être à l’origine de résistances aux antibiotiques.

★ À maîtriser

• Les cellules procaryotes possèdent une membrane plasmique entourant le cytoplasme et, chez la plupart des bactéries, une paroi constituée de peptidoglycanes, responsable de leur forme.

• L’ADN bactérien est bicaténaire, circulaire, dépourvu d’histones et principalement localisé dans le nucléoïde, où la majorité des gènes est regroupée sur un chromosome bactérien.

📌 Les pili communs permettent l’adhérence à un support, tandis que les pili sexuels permettent l’échange de matériel génétique entre deux bactéries lors de la conjugaison.

Compléments

• La pénicilline tue les bactéries en bloquant la synthèse des peptidoglycanes de leur paroi.

• Le flagelle bactérien, riche en flagelline, permet le déplacement de la bactérie.

📖 5. Rôles des bactéries et microbiote

🔑 Notions clés & Définitions

• Microbiote : Ensemble des microorganismes vivant avec un organisme.

★ À maîtriser

• Le microbiote intestinal contribue : à la protection contre les pathogènes, à la synthèse de vitamines, au développement du système immunitaire, à l’angiogenèse intestinale, au stockage des graisses, à la fermentation des fibres alimentaires en AGCC, à la modulation du système nerveux central par l’axe intestin-cerveau

Compléments

• Lactobacillus casei est un lactobacille utilisé pour fabriquer des yaourts grâce à la fermentation.

• Escherichia coli vit dans l’intestin humain, fait partie du microbiote et est très utilisée en recherche fondamentale; certaines souches peuvent provoquer des intoxications alimentaires lorsqu’elles contaminent les aliments.

• Yersinia pestis est l’agent de la peste, tandis que Vibrio cholerae est l’agent du choléra.

📖 6. Organisation du noyau eucaryote

★ À maîtriser

• Les cellules eucaryotes sont délimitées par une membrane plasmique; leur cytoplasme comprend le cytosol liquide et les éléments qu’il contient.

• Les ribosomes sont des particules constituées de protéines et d’ARN qui réalisent la synthèse des protéines.

• Le noyau contient l’ADN et est le site de synthèse de l’ARN lors de l’expression des gènes et de l’ADN lors de la phase S de l’interphase.

📌 La chromatine est constituée d’ADN et de protéines comme les histones; l’hétérochromatine est plus condensée et périphérique, tandis que l’euchromatine est moins condensée.

Compléments

• La matrice extracellulaire entoure les cellules et comprend des protéoglycanes responsables de l’élasticité, du collagène et de l’élastine fibreux, ainsi que les protéines d’adhérence fibronectine et laminine.

• L’enveloppe nucléaire est formée d’une double membrane perforée de pores qui permettent l’entrée et la sortie de molécules.

• Le nucléole est le lieu de synthèse des ARN ribosomiques.

💡 Astuce mémo

Hétérochromatine compacte, euchromatine relâchée.

📖 7. Organites et trafic intracellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Organite : Compartiment du cytoplasme délimité par une membrane.

★ À maîtriser

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes et synthétise des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse n’en porte pas, synthétise des lipides, stocke du calcium et peut détoxifier la cellule.

• L’appareil de Golgi mature les protéines jusqu’à leur forme finale, les trie et les répartit dans la cellule.

📌 L’exocytose transporte des molécules vers l’extérieur de la cellule par des vésicules, tandis que l’endocytose internalise dans une vésicule des molécules provenant du milieu extracellulaire.

• Les mitochondries possèdent une membrane externe, une membrane interne, un espace intermembranaire et une matrice centrale contenant notamment de l’ADN mitochondrial.

• Les mitochondries synthétisent l’énergie sous forme d’ATP, et les cellules ayant des besoins énergétiques plus importants, comme les cellules cardiaques, en possèdent davantage.

Compléments

• Les lysosomes ont un pH d’environ 4,5 et contiennent des enzymes qui dégradent leur contenu en constituants de base pouvant servir à de nouvelles synthèses.

• Les peroxysomes contiennent de nombreuses enzymes, réalisent l’oxydation des acides gras et interviennent dans plusieurs processus cellulaires.

💡 Astuce mémo

RER/REL → Golgi → vésicules : synthèse, maturation, tri et transport.

📖 8. Cytosquelette et filaments cellulaires

★ À maîtriser

• Le cytosquelette comprend :

  • les microfilaments
  • les filaments intermédiaires
  • les microtubules

• Les microtubules sont des tubes creux assemblés à partir de tubulines et de 13 éléments de base; leur extrémité moins est proche du noyau et leur extrémité plus, où s’assemblent les tubulines, est orientée vers la périphérie cellulaire.

Compléments

• Les microfilaments sont constitués d’actine et se trouvent généralement sous la membrane plasmique.

• Les filaments intermédiaires sont des structures protéiques compactes et résistantes; les kératines recouvrent de nombreuses surfaces et les lamines forment la lamina, squelette interne du noyau.

• Les dynéines et les kinésines déplacent des vésicules sur les microtubules, tandis que les protéines MAP stabilisent ces microtubules et maintiennent leur longueur constante.

📖 9. Différenciation et cycle cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu : Ensemble de cellules organisées qui réalisent ensemble une même fonction.

★ À maîtriser

• Les cellules matures, comme les lymphocytes, acquièrent leurs caractéristiques définitives par différenciation à partir de cellules immatures.

• Les entérocytes possèdent des microvillosités qui augmentent la surface de membrane plasmique et les échanges entre le milieu intestinal et le milieu intérieur.

• Entre deux divisions, l’interphase comprend les phases G1, S et G2, puis la cellule entre en phase M, ou mitose, qui produit deux cellules filles.

Compléments

• L’ovocyte augmente fortement de taille au cours de son développement.

• Le spermatozoïde est une cellule spécialisée munie d’un flagelle, dont la longueur est bien supérieure au diamètre.

• La plupart des cellules de l’organisme ne se divisent plus et entrent en phase G0, où elles peuvent se différencier et accomplir leur fonction.

• Les cellules peuvent entrer en apoptose ou en sénescence, deux états qui aboutissent à la mort cellulaire.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → M : croissance, réplication, préparation, division.