Fiche de révision : Biologie cellulaire générale

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques et constituants du vivant
2. Origine et diversité du vivant
3. Organisation des cellules procaryotes
4. Rôles des bactéries et du microbiote
5. Organisation des cellules eucaryotes
6. Noyau et chromatine
7. Réticulum endoplasmique
8. Le cytosquelette cellulaire
9. Diversité et différenciation cellulaires
10. L’épithélium intestinal
11. Cycle de vie des cellules

📖 1. Caractéristiques et constituants du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : La plus petite unité capable de manifester de manière autonome les propriétés du vivant.
• Cytoplasme : Le cytoplasme des cellules eucaryotes comprend le cytosol, sa phase liquide, et les organites intracellulaires délimités par une membrane.

★ À maîtriser

• Les propriétés du vivant comprennent :

  • l’autoréplication
  • l’autoassemblage
  • la croissance
  • la multiplication
  • la mort des cellules

• Les constituants organiques sont répartis en quatre familles :

  • glucides
  • lipides
  • protéines
  • nucléotides et acides nucléiques

• Une enzyme, qui est une protéine, favorise une réaction chimique transformant un substrat en produits.

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

Compléments

• Le corps humain comprend environ 3 × 10¹³ cellules humaines et 4 × 10¹³ bactéries, soit environ 1,3 fois plus de bactéries que de cellules humaines.

• Les bactéries mesurent près d’un micromètre et les hématies sont environ dix fois plus grandes.

• Le glucose mesure entre 10⁻⁹ et 10⁻¹⁰ m, tandis que l’hémoglobine mesure environ 10⁻⁸ m.

• 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.

📖 2. 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, 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 sont des assemblages de grandes molécules incapables de se reproduire de manière autonome ; ils ne sont donc ni des cellules ni des êtres vivants.

Compléments

• Les procaryotes correspondent aux deux règnes des bactéries et des Archées.

📖 3. Organisation des cellules procaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Paroi procaryote : La paroi de la plupart des bactéries, constituée de peptidoglycane formé de chaînes glucidiques reliées par de courts peptides, détermine leur forme ; le peptidoglycane est absent des cellules eucaryotes et des archées.
• Plasmide : Petite molécule d’ADN circulaire portant quelques gènes et pouvant être à l’origine de résistances aux antibiotiques.

★ À maîtriser

• L’ADN bactérien est bicaténaire, circulaire et dépourvu d’histones, contrairement à l’ADN eucaryote associé à des histones.

• La majorité de l’ADN bactérien se trouve dans le nucléoïde, où les gènes sont regroupés sur un seul chromosome bactérien.

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

Compléments

• La pénicilline, premier antibiotique identifié, tue les bactéries en bloquant la synthèse des peptidoglycanes.

• Le flagelle bactérien, riche en flagelline, est un appendice protéique dont la rotation permet le déplacement de la bactérie.

📖 4. Rôles des bactéries et du 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 par fermentation.

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

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

📖 5. Organisation des cellules eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Particule du cytoplasme constituée de protéines et d’ARN, responsable de la synthèse des protéines.
• Noyau : Le noyau est le compartiment qui contient l’ADN de la cellule et le site de synthèse de l’ARN lors de l’expression des gènes ainsi que de l’ADN lors de la division cellulaire.
• Matrice extracellulaire : La matrice extracellulaire est un enchevêtrement complexe de grandes molécules situé à l’extérieur des cellules et les entourant ; elle comprend des protéoglycanes contribuant à la résistance à la compression, du collagène et de l’élastine fibreux, cette dernière assurant l’élasticité, ainsi que de la fibronectine et de la laminine adhérentes.

📝 Points essentiels

• La cellule eucaryote est délimitée par une membrane plasmique, et son cytoplasme comprend le cytosol et tout ce qu’il contient.

📖 6. Noyau et chromatine

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : Assemblage d’ADN et de protéines, notamment d’histones.
• Enveloppe nucléaire : Double membrane perforée de pores qui permettent l’entrée et la sortie de molécules du noyau.

★ À maîtriser

📌 L’hétérochromatine est plus condensée et située en périphérie du noyau, tandis que l’euchromatine est moins condensée.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Hétérochromatine compacte en périphérie, euchromatine moins compacte.

📖 7. Réticulum endoplasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Organite : Compartiment du cytoplasme délimité par une membrane.
• Réticulum endoplasmique : Le réticulum endoplasmique est un réseau de tubules et de sacs délimités par une membrane, distingué en réticulum endoplasmique rugueux et lisse.
• Endocytose : Le mécanisme qui internalise dans une vésicule intracellulaire des molécules issues du milieu extracellulaire.

★ À maîtriser

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) porte des ribosomes à sa surface, tandis que le réticulum endoplasmique lisse (REL) n’en porte pas.

• Le RER synthétise les protéines.

• Le REL synthétise des lipides, sert de réserve de calcium et peut détoxifier la cellule en dégradant des composés nocifs.

• L’appareil de Golgi assure la maturation des protéines, qui atteignent ainsi leur forme finale, et leur tri dans la cellule.

• Les vésicules de transport conduisent les protéines vers leur compartiment cellulaire définitif ou vers la voie de sécrétion, où elles sont libérées dans le milieu extracellulaire par exocytose.

• Les lysosomes ont un pH de 4,5 et contiennent des enzymes lysosomiales qui dégradent leur contenu en petits constituants de base réutilisables pour de nouvelles synthèses.

• La mitochondrie possède une membrane externe et une membrane interne qui délimitent un espace intermembranaire, ainsi qu’une matrice centrale contenant notamment de l’ADN mitochondrial.

• La mitochondrie synthétise de l’énergie sous forme d’ATP, et les cellules ayant des besoins énergétiques plus importants en possèdent davantage, comme les cellules cardiaques.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes : protéines ; REL sans ribosomes : lipides, calcium et détoxification.

📖 8. Le cytosquelette cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Un réseau de microfilaments, de filaments intermédiaires et de microtubules qui forme la charpente interne de la cellule.

★ À maîtriser

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

• Les microtubules sont des tubes creux constitués de 13 éléments de base en tubuline et de longueur variable.

Compléments

• Les microtubules ont une extrémité moins proche du noyau et une extrémité plus orientée vers la périphérie, où les tubulines s’assemblent.

• Les filaments intermédiaires sont des structures fibreuses compactes et résistantes, dont la diversité dépend de celle de leurs protéines constitutives.

• Les kératines forment une famille de filaments intermédiaires qui recouvrent de nombreuses surfaces de l’organisme, tandis que les lamines constituent 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. Diversité et différenciation cellulaires

★ À maîtriser

• Le spermatozoïde est une cellule différenciée et spécialisée, dotée d’un flagelle et d’une longueur bien supérieure à son diamètre.

• La moelle osseuse est à l’origine des cellules sanguines, qui se développent à partir de cellules immatures et acquièrent leurs caractéristiques définitives en se différenciant.

Compléments

• Au cours de son développement, l’ovocyte augmente considérablement de taille.

📖 10. L’épithélium intestinal

🔑 Notions clés & Définitions

• Épithélium : Un tissu qui recouvre l’organisme, et un tissu est un ensemble de cellules organisées qui réalisent ensemble une même fonction.

★ À maîtriser

• Les microvillosités augmentent la surface de membrane plasmique et favorisent les échanges entre le milieu intérieur et le milieu extérieur présent dans l’intestin.

Compléments

• Les cellules épithéliales de l’intestin, appelées entérocytes, possèdent des microvillosités, expansions de la membrane plasmique situées au sommet des cellules.

💡 Astuce mémo

Les microvillosités augmentent la surface membranaire → les échanges augmentent.

📖 11. Cycle de vie des cellules

🔑 Notions clés & Définitions

• Prolifération cellulaire : Le mécanisme par lequel une cellule mère donne naissance à deux cellules filles.

★ À maîtriser

• Entre deux divisions, l’interphase comprend les phases G1, S et G2, puis la phase M correspond à la mitose qui donne naissance à deux cellules filles.

• La majorité des cellules de l’organisme cessent de se diviser et entrent en phase G0, qui leur permet de se différencier et d’accomplir leur fonction.

Compléments

• Après leur entrée en phase G0, les cellules peuvent aussi entrer en apoptose, qui aboutit à la mort cellulaire, ou en sénescence, un état d’arrêt durable de la prolifération dans lequel elles restent vivantes.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → M