Fiche de révision : Biologie cellulaire générale

📋 Plan du Cours

1. Cellule et théorie cellulaire
2. Classification du vivant
3. Diversité cellulaire et tissulaire
4. Interphase et compartiments cellulaires
5. Noyau et expression génétique
6. Réticulum endoplasmique et Golgi
7. Lysosomes et mitochondries
8. Cytosquelette cellulaire
9. Microscopie optique et électronique
10. Préparation des échantillons

📖 1. Cellule et théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité structurale, fonctionnelle et reproductrice de base du vivant.

★ À maîtriser

• La cellule assure plusieurs fonctions essentielles: le métabolisme, la production d’énergie par respiration ou fermentation, la synthèse des molécules, l’excrétion des déchets, la réponse aux stimuli

📌 La mitose produit deux cellules filles génétiquement identiques, tandis que la méiose produit des gamètes génétiquement différents.

• La théorie cellulaire repose sur quatre propositions : (Schleiden et Schwann, 1839):
  • tous les êtres vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules
  • la cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de base du vivant
  • toute cellule provient d’une cellule préexistante
  • la cellule contient l’information génétique transmise lors des divisions cellulaires

Compléments

• La membrane plasmique possède une perméabilité sélective qui contrôle les échanges de matière et d’informations avec le milieu extérieur.

• En 1855, Virchow formule le principe selon lequel toute cellule provient d’une cellule préexistante.

📖 2. Classification du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Bacteria : Regroupe des organismes procaryotes dépourvus de noyau et d’organites membranaires, dont la paroi contient généralement du peptidoglycane.
• Eukarya : Comprend des organismes possédant un véritable noyau contenant l’ADN et des organites délimités par une membrane.
• Archaea : Regroupe des procaryotes génétiquement plus proches des eucaryotes sur plusieurs aspects moléculaires et dépourvus de peptidoglycane dans leur paroi.

★ À maîtriser

• La classification moderne distingue trois domaines:
  • Bacteria
  • Archaea
  • Eukarya

📌 Les cellules eucaryotes possèdent généralement plusieurs chromosomes linéaires, des histones, un nucléole, des organites membranaires et des ribosomes 80S, tandis que les cellules procaryotes possèdent généralement un chromosome circulaire, sont dépourvues de nucléole et d’organites membranaires et possèdent des ribosomes 70S.

Compléments

• La taille cellulaire est environ de 10 à 100 μm chez les eucaryotes et de 0,5 à 5 μm chez les procaryotes.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote compartimenté

📖 3. Diversité cellulaire et tissulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu épithélial : Assure le revêtement des surfaces externes et internes ainsi que la protection, l’absorption, la sécrétion et les échanges avec le milieu.
• Tissu conjonctif : Assure le soutien des organes, le remplissage des espaces, la protection, le stockage énergétique et le transport des substances.
• Tissu musculaire : Permet le mouvement grâce à la contraction et comprend les muscles squelettique, cardiaque et lisse.
• Tissu nerveux : Reçoit les informations, traite les signaux et transmet l’influx nerveux grâce principalement aux neurones et aux cellules gliales.

★ À maîtriser

• Chez l’être humain, il existe plus de 200 types cellulaires différents organisés en quatre grandes catégories de tissus.

📌 Toutes les cellules d’un individu possèdent pratiquement le même génome, mais elles n’expriment pas les mêmes gènes, ce qui permet leur différenciation et leur spécialisation.

Compléments

• 🔄 L’organisation hiérarchique suit la succession:
  1. cellule
  2. tissu
  3. organe
  4. appareil ou système
  5. organisme

💡 Astuce mémo

Cellule → tissu → organe → système → organisme

📖 4. Interphase et compartiments cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Interphase : Période du cycle cellulaire comprise entre deux divisions successives et représentant environ 90 % de la durée du cycle cellulaire.
• Membrane plasmique : Délimite la cellule, maintient son homéostasie, contrôle les échanges sélectifs et reçoit ou transmet des signaux cellulaires.
• Cytoplasme : Comprend le cytosol, les organites membranaires et non membranaires ainsi que le cytosquelette, et constitue le siège de nombreuses réactions métaboliques.
• Compartimentation cellulaire : Organise les fonctions dans des organites spécialisés afin d’isoler les réactions, d’augmenter l’efficacité métabolique et de permettre la coexistence de réactions incompatibles.

★ À maîtriser

• L’interphase comprend successivement G1, où la cellule croît et synthétise des protéines, S, où l’ADN est répliqué, et G2, où la cellule se prépare à la mitose et contrôle l’intégrité de l’ADN.

Compléments

• La membrane plasmique est principalement constituée d’une bicouche de phospholipides associée à des protéines, du cholestérol et des glucides selon le modèle de la mosaïque fluide.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2

📖 5. Noyau et expression génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Organite caractéristique des cellules eucaryotes qui contient l’ADN et contrôle de nombreuses activités cellulaires.
• Nucléole : Compartiment nucléaire non membranaire où sont synthétisés les ARN ribosomiques et assemblées les sous-unités ribosomiques.

★ À maîtriser

• Les pores nucléaires permettent: la sortie des ARN messagers, ribosomiques et de transfert, l’entrée des protéines nucléaires, les échanges de petites molécules et d’ions

📌 L’euchromatine est peu condensée et transcriptionnellement active, tandis que l’hétérochromatine est fortement condensée et peu active.

Compléments

• L’enveloppe nucléaire est formée de deux membranes séparées par un espace périnucléaire, et sa membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux.

💡 Astuce mémo

Euchromatine active, hétérochromatine condensée

📖 6. Réticulum endoplasmique et Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique rugueux : Réseau de citernes membranaires portant des ribosomes et constituant le principal site de synthèse des protéines destinées à la sécrétion ou aux membranes.
• Appareil de Golgi : Empilement de citernes membranaires qui assure la maturation, le tri et l’adressage des protéines et des lipides.

★ À maîtriser

• Dans le RER, les protéines subissent un repliement, la formation de ponts disulfure, l’assemblage de protéines multimériques et une N-glycosylation, tandis que les protéines mal conformées sont retenues puis dégradées par l’ERAD.

• La voie sécrétoire transporte les protéines du RER vers la face cis du Golgi, à travers les citernes golgiennes, puis vers la face trans qui les distribue à leur destination finale.

Compléments

• L’appareil de Golgi participe à la formation des lysosomes et à la sécrétion cellulaire par exocytose.

💡 Astuce mémo

REG synthétise → Golgi modifie, trie et adresse

📖 7. Lysosomes et mitochondries

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysosome : Organite à membrane unique contenant des hydrolases acides dans une lumière dont le pH est d’environ 4,5 à 5.
• Mitochondrie : Organite à double membrane dont la membrane interne forme des crêtes et dont la matrice contient des enzymes, un ADN circulaire et des ribosomes mitochondriaux.

★ À maîtriser

• Les lysosomes assurent trois formes de dégradation:

  • l’hétérophagie
  • l’autophagie
  • l’autolyse

• Les mitochondries produisent de l’ATP par respiration cellulaire aérobie et phosphorylation oxydative au niveau de leur membrane interne.

Compléments

• Les mitochondries participent notamment à: l’homéostasie du calcium, l’apoptose, le cycle de Krebs, la β-oxydation des acides gras, certaines étapes du métabolisme des acides aminés

📌 La mitochondrie possède une autonomie relative grâce à son ADN et ses ribosomes, mais la majorité de ses protéines est codée par l’ADN nucléaire et importée.

💡 Astuce mémo

Lysosome dégrade, mitochondrie produit l’ATP

📖 8. Cytosquelette cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Ensemble de structures protéiques fibreuses qui maintient la forme cellulaire, organise les organites et permet des mouvements et transports intracellulaires.

★ À maîtriser

• Le cytosquelette participe notamment à:
  • la migration et les mouvements amiboïdes
  • le transport des vésicules et des organites
  • la formation du fuseau mitotique
  • la cytocinèse

Compléments

• Les kinésines et les dynéines sont associées aux microtubules, tandis que les myosines sont associées aux filaments d’actine.

📖 9. Microscopie optique et électronique

🔑 Notions clés & Définitions

• Microscope optique : Utilise la lumière visible et des lentilles optiques pour observer des cellules vivantes ou mortes avec une résolution d’environ 200 nm.
• Microscope électronique : Utilise un faisceau d’électrons focalisé par des lentilles électromagnétiques et permet une résolution de l’ordre du nanomètre, mais il ne permet pas d’observer des cellules vivantes.

★ À maîtriser

📌 Le MET fait traverser une coupe très fine par les électrons pour observer l’intérieur de la cellule en image 2D, tandis que le MEB balaie la surface pour produire une image pseudo-3D du relief.

Compléments

• Le microscope optique atteint un grossissement d’environ ×1000 à ×1500, mais un grossissement supérieur à sa résolution maximale n’apporte pas d’information supplémentaire.

💡 Astuce mémo

MET observe l’intérieur, MEB observe la surface

📖 10. Préparation des échantillons

★ À maîtriser

• En microscopie optique, la préparation d’un tissu comprend généralement la fixation, la déshydratation, l’inclusion en paraffine, la coupe au microtome et la coloration.

• 🔄 La préparation électronique comprend:

  1. fixation
  2. déshydratation
  3. inclusion
  4. coupe ultrafine pour le MET
  5. contraste par des métaux lourds pour le MET

Compléments

• En microscopie optique, l’hématoxyline colore principalement les noyaux, tandis que l’éosine colore notamment le cytoplasme et de nombreuses protéines.

• Les artéfacts peuvent comprendre: la rétraction ou la compression des tissus, l’extraction de certains constituants cellulaires, la déformation des cellules, la modification des membranes, les déchirures ou plis lors de la coupe

💡 Astuce mémo

Fixer → déshydrater → inclure → couper → contraster

📊 Tableaux de synthèse

Procaryotes et eucaryotes

MET et MEB