★ À maîtriser
Les cellules mesurent généralement entre 5 μm et 150 μm, avec une grande hétérogénéité de taille.
La membrane plasmique permet les échanges d’informations avec l’environnement grâce à des récepteurs qui captent des ligands et déclenchent une réponse cellulaire, telle que la mort, la division ou la différenciation.
La membrane plasmique permet des transports entrants et sortants, notamment par endocytose et exocytose.
Les phospholipides sont les lipides membranaires les plus fréquents ; leur tête phosphate hydrophile est orientée vers les milieux aqueux et leurs acides gras hydrophobes vers le centre de la bicouche.
📌 Les glycolipides portent des sucres et se trouvent dans le feuillet externe, tandis que les phospholipides portent un phosphate et sont présents dans les deux feuillets.
Les lipides membranaires sont amphiphiles et contribuent à la fluidité, à la stabilité et à l’asymétrie de la membrane.
Les protéines membranaires participent aux échanges, à l’adhérence, à la liaison au cytosquelette, à la réception des signaux et à l’activité enzymatique.
📌 Les microvillosités regroupées forment une bordure en brosse qui augmente la surface d’absorption, notamment dans les entérocytes intestinaux.
Les stéréocils sont apicaux, longs, moins réguliers que les microvillosités, immobiles et constitués de microfilaments d’actine.
Les cils sont mobiles grâce à leur cytosquelette de microtubules et se trouvent notamment dans l’épithélium bronchique et la trachée.
Compléments
L’organisme humain compte 37,2 trillions de cellules.
Le globule rouge mesure 5 μm et présente une forme de disque biconcave.
L’ovocyte mesure 150 μm et est la plus grande cellule de l’organisme.
L’axone est le long prolongement du neurone qui permet la conduction de l’influx nerveux.
Les antigènes de surface participent à la reconnaissance moléculaire et à la réponse immunitaire.
Phospholipide : phosphate ; glycolipide : sucres.
★ À maîtriser
Les trois réseaux cytosquelettiques sont les microfilaments d’actine, les filaments intermédiaires et les microtubules, classés du plus petit au plus grand.
Les éléments du cytosquelette sont des polymères dynamiques qui s’assemblent et se désassemblent selon les besoins de la cellule.
Les filaments d’actine mesurent moins de 10 nm et résultent de la polymérisation de monomères d’actine G en actine F organisée en hélice polarisée.
Les filaments intermédiaires mesurent 10 nm et sont constitués de protéines fibreuses dont la nature varie selon le type cellulaire.
Les desmosomes relient deux cellules et assurent une continuité du cytosquelette par l’ancrage des filaments intermédiaires.
Les microtubules mesurent 25 nm et sont formés de tubulines α et β assemblées en protofilaments, généralement au nombre de 13 par microtubule, avec une variation de 11 à 16 selon les cellules.
📌 La polymérisation des microtubules nécessite du GTP, et l’hydrolyse du GTP favorise la dissociation du polymère de tubuline.
Compléments
La polymérisation de l’actine peut former des lamellipodes, des filopodes et des blebs associés à des déformations cellulaires et à l’apoptose.
L’assemblage d’un filament intermédiaire passe par la formation d’un dimère superenroulé, d’un tétramère, d’un protofilament puis d’un filament constitué de huit protofilaments.
Les exemples de protéines des filaments intermédiaires cités sont : les lamines, les cytokératines associées à la peau, les neurofilaments associés au système nerveux
Des rails de microtubules transportent les vésicules jusqu’à la synapse.
★ À maîtriser
📌 Une cellule plurinucléée possède plusieurs noyaux, tandis qu’une cellule polynucléée possède un seul noyau à plusieurs lobes.
📌 Les ribosomes cytoplasmiques produisent des protéines destinées au cytoplasme ou aux membranes d’organites hors du système endomembranaire, tandis que les ribosomes fixés au REG produisent des protéines destinées à l’exportation ou aux membranes d’organites du système endomembranaire.
📌 La sécrétion constitutive est continue, tandis que la sécrétion régulée est ponctuelle et déclenchée par un signal après accumulation.
Dans l’appareil de Golgi, les enzymes destinées aux lysosomes acquièrent une étiquette mannose-6-phosphate reconnue par un récepteur qui les transporte vers l’endosome ou le lysosome, où l’acidité entraîne la libération de l’enzyme de son récepteur ; l’étiquette est retirée par déphosphorylation et le récepteur est recyclé.
Les lysosomes digèrent des éléments extracellulaires par hétérophagie, notamment par endocytose pour les petits éléments et phagocytose pour les éléments plus gros.
Les lysosomes assurent l’autophagie en digérant des organites âgés ou abîmés et des déchets cellulaires.
Les oxydases peroxysomales produisent du peroxyde d’hydrogène lors de la détoxification de substances, puis les catalases le métabolisent en eau.
Compléments
📌 Les desmosomes relient des cellules entre elles, tandis que les hémidesmosomes ancrent une cellule à la matrice extracellulaire.
REG → Golgi → vésicules → lysosome ou membrane.
★ À maîtriser
La membrane plasmique est une barrière plus ou moins sélective qui contribue à la cohésion de la cellule et à ses fonctions biologiques et physiques.
La membrane plasmique est fluide et dynamique ; elle régule les échanges et contribue ainsi au maintien de l’homéostasie entre les milieux intra- et extracellulaires.
La membrane des hématies est composée de 52 % de protéines, 40 % de lipides et 8 % de glucides.
📌 En milieu hypotonique, l’hématie absorbe de l’eau, gonfle et peut éclater par hémolyse ; en milieu hypertonique, elle perd de l’eau et se rétracte ; en milieu isotonique, elle conserve son aspect biconcave normal.
Compléments
La membrane participe à la communication cellulaire par des contacts directs ou à distance, notamment via des prolongements membranaires ou la matrice extracellulaire, et par des récepteurs qui transduisent des signaux en réponses cellulaires.
Les antigènes de surface contribuent à l’identité et au phénotype cellulaire et peuvent être reconnus par des anticorps spécifiques ; des différences d’identité antigénique entre donneur et receveur exposent à un risque de rejet immunitaire.
La membrane plasmique mesure environ 7 à 8 nanomètres d’épaisseur et n’est pas distinguable en microscopie optique standard.
En microscopie électronique à transmission, le tétroxyde d’osmium contraste les têtes polaires des phospholipides et révèle une structure trilamellaire composée de deux feuillets externes et internes denses, séparés par un feuillet central clair.
Les hématies, ou érythrocytes, sont un modèle d’étude de la membrane plasmique car elles sont anucléées et dépourvues d’organites, ce qui évite la contamination par des membranes internes.
Le sérum physiologique est isotonique à une concentration de NaCl de 9 g/L, et une solution de glucose est isotonique à 50 g/L.
Barrière sélective pour les échanges, interface de communication et support de l’identité cellulaire
★ À maîtriser
📌 Dans un glycérophospholipide, le phosphate et son groupement de tête variable forment la partie hydrophile, tandis que les deux chaînes d’acides gras forment la partie hydrophobe ; la molécule est donc amphiphile.
🔄 En milieu aqueux, les glycérophospholipides : s’auto-organisent spontanément en bicouche sans apport énergétique cellulaire, orientent leurs têtes hydrophiles vers l’eau, orientent leurs queues hydrophobes vers l’intérieur
La sphingomyéline est le seul phospholipide membranaire qui n’est pas construit sur un squelette de glycérol.
Le cholestérol représente environ 20 % des lipides de la membrane plasmique des cellules animales et est absent de la plupart des membranes bactériennes, mais présent en faible quantité dans les membranes mitochondriales.
La membrane plasmique est asymétrique : ses feuillets interne et externe diffèrent par leur composition lipidique.
Les protéines représentent environ la moitié de la masse de la membrane plasmique ; une protéine transmembranaire traverse la membrane, avec des régions hydrophobes au contact des lipides et des régions hydrophiles exposées aux milieux aqueux.
Les glucides liés aux lipides forment des glycolipides, tandis que les glucides liés aux protéines forment des glycoprotéines.
Compléments
📌 Une micelle est une sphère à une seule couche lipidique, avec les têtes polaires vers l’extérieur et les queues hydrophobes vers l’intérieur ; un liposome est une sphère creuse à bicouche, avec un compartiment interne aqueux.
Les sphingolipides dérivent de la sphingosine, qui comporte un alcool aminé et une longue chaîne hydrocarbonée ; le céramide associe la sphingosine à un acide gras lié au groupement amine.
Les glycosphingolipides portent un sucre simple dans le cas du cérébroside et un groupe de sucres dans le cas du ganglioside.
Le cholestérol est amphiphile et s’intercale entre les glycérophospholipides, où il contribue à réguler la rigidité et l’organisation membranaires.
📌 Les protéines périphériques se trouvent sur un versant de la membrane sans la traverser, tandis que les protéines intrinsèques transmembranaires traversent la bicouche.
Les résidus glucidiques exposés à l’extérieur de la membrane forment le cell coat, aussi appelé glycocalyx ou glycolemme, organisé en zones amorphe et fibrillaire.
Les chaînes glucidiques des glycoprotéines peuvent comprendre :
★ À maîtriser
Les microvillosités sont des expansions cytoplasmiques en forme de doigts de gant, notamment présentes dans l’intestin grêle et les reins, qui augmentent la surface membranaire et favorisent l’absorption et les échanges.
Les cils vibratiles sont des expansions mobiles du pôle apical qui produisent un battement synchrone et déplacent des éléments présents dans la lumière, comme les mucosités des voies respiratoires vers la cavité nasale.
Les différenciations latérales se classent en trois formes morphologiques :
Les différenciations latérales, nombreuses notamment dans les épithéliums, assurent l’adhésion et la cohésion cellulaires ainsi que des voies de communication entre les cellules.
📌 Les transports membranaires sans déformation de la membrane sont perméatifs, tandis que ceux avec déformation impliquent la formation de vésicules par endocytose ou exocytose.
Les petites molécules non chargées comme l’urée, les petites molécules lipophiles et les gaz comme le dioxygène et le dioxyde de carbone traversent rapidement la membrane par diffusion simple.
Les grosses molécules, les molécules fortement chargées comme les ions, les sucres et les acides aminés ont besoin de transporteurs spécifiques pour traverser la membrane.
Selon la loi de Fick, les transports perméatifs passifs déplacent les molécules d’une région de forte concentration vers une région de faible concentration, sans énergie d’origine cellulaire.
📌 La diffusion simple est bidirectionnelle selon le gradient, sans transporteur et sans saturation, tandis que la diffusion facilitée suit aussi le gradient mais nécessite des transporteurs spécifiques.
Compléments
📌 Les microvillosités peuvent être isolées et irrégulières, ou groupées, régulières et serrées en bordure en brosse ou plateau strié, comme celles des entérocytes intestinaux.
Les microvillosités contiennent des microfilaments d’actine ancrés dans le plateau terminal ; la villine et la fimbrine fasciculent ces filaments, la myosine 1 les attache à la membrane et la spectrine les relie au plateau terminal.
L’axonème des cils vibratiles est constitué de microtubules et se distingue de l’axe des microvillosités, constitué de microfilaments d’actine ; les cils sont environ dix fois plus longs que les microvillosités.
Les stéréocils sont des prolongements membranaires fins, irréguliers et parfois anastomosés, dépourvus de motilité et de microtubules, que l’on trouve notamment dans le canal de l’épididyme et certains organes sensoriels.
Les stéréocils contribuent à disséminer un produit sécrété dans la lumière d’un canal, tandis que les cils vibratiles déplacent les éléments selon une orientation déterminée.
Dans les tubules contournés proximaux, les microvillosités apicales forment une bordure en brosse qui favorise notamment la réabsorption des acides aminés et des glucides.
Actine dans les microvillosités, microtubules dans les cils, absence de motilité dans les stéréocils
★ À maîtriser
Les transports actifs nécessitent de l’énergie, généralement obtenue par hydrolyse de l’ATP en ADP et phosphate inorganique, et déplacent rapidement des substrats à contre-gradient de concentration.
La pompe Na⁺/K⁺ ATPase fixe 3 ions Na⁺ du côté cytosolique, hydrolyse l’ATP et change de conformation pour relâcher les Na⁺ à l’extérieur, fixe ensuite 2 ions K⁺, bascule à nouveau pour les libérer dans le cytosol, puis retrouve sa conformation initiale.
Les perméases GLUT transportent spécifiquement le stéréoisomère D du glucose, mais pas le stéréoisomère L, dans les deux sens selon le gradient de concentration.
GLUT-2 est principalement exprimé dans les hépatocytes et les cellules bêta endocrines du pancréas, et son transport hépatique du glucose peut s’effectuer dans les deux sens selon les besoins de l’organisme.
En immunohistochimie indirecte, un anticorps primaire reconnaît la protéine cible et un anticorps secondaire marqué reconnaît l’anticorps primaire.
📌 La méthode directe marque directement l’anticorps primaire, tandis que la méthode indirecte ajoute un anticorps secondaire marqué.
Compléments
La pompe Na⁺/K⁺ ATPase maintient une forte concentration de sodium à l’extérieur et une forte concentration de potassium à l’intérieur de la cellule.
GLUT-1 est présent dans toutes les cellules de l’organisme et assure le transport basal du glucose.
Après l’entrée du glucose dans l’hépatocyte, l’hexokinase ou la glucokinase le phosphoryle en glucose 6-phosphate en utilisant de l’ATP, puis celui-ci est converti en glycogène lors de la glycogénèse.
En détection indirecte, l’anticorps secondaire peut être marqué par un fluorochrome, une enzyme révélée par un substrat, ou un élément radioactif.
En détection colorimétrique, un substrat est transformé en produit coloré ; en chimioluminescence, le substrat transformé émet une lumière visible.
La méthode indirecte peut augmenter le bruit de fond, car les anticorps secondaires peuvent se fixer sur des sites non spécifiques.
📌 En ELISA direct, l’antigène est fixé au fond de la plaque et détecté par un anticorps ; en ELISA indirect, un anticorps primaire et un anticorps secondaire marqué sont utilisés.
★ À maîtriser
📌 La communication cellulaire s’effectue soit par contact direct entre cellules, soit à distance par libération de médiateurs solubles dans le milieu extracellulaire.
Compléments
Les interdigitations sont des replis non spécifiques de membranes de cellules épithéliales voisines qui augmentent leur surface de contact et leur force d’adhésion.
Les jonctions cellulaires mettent en jeu des protéines transmembranaires d’adhésion, appelées CAM, et des protéines associées au cytosquelette.
📌 Une macula est une jonction en tache, une zonula forme une bande continue autour de la cellule et un fascia forme une bande incomplète plus large.
★ À maîtriser
Dans un épithélium comme celui des entérocytes, les jonctions serrées sont apicales, les jonctions adhérentes et les desmosomes sont plus bas sur le côté latéral, les jonctions communicantes sont encore plus bas et les hémidesmosomes sont basaux.
Les jonctions serrées constituent une barrière paracellulaire qui limite le passage entre les cellules et impose notamment le passage transcellulaire des substances à travers les entérocytes.
📌 Les jonctions d’ancrage cellule-cellule comprennent les jonctions adhérentes et les desmosomes, tandis que les hémidesmosomes relient les cellules à la matrice extracellulaire.
Les jonctions adhérentes sont des jonctions latérales zonulaires situées sous les jonctions serrées ; elles renforcent la cohésion entre cellules sans assurer principalement l’étanchéité.
Les desmosomes, ou macula adherens, sont des jonctions cellule-cellule présentes notamment dans le muscle cardiaque et la couche épineuse de l’épiderme, où elles résistent aux contraintes mécaniques.
Les canaux des jonctions communicantes laissent passer l’eau et des molécules hydrophiles de moins de 1,5 kDa et de moins de 1,5 nm de diamètre.
Compléments
Les jonctions serrées comprennent les éléments suivants :
La toxine ZOT du choléra désorganise les jonctions serrées des entérocytes et peut entraîner une perte importante de liquide par diarrhée.
La zonuline déstabilise les jonctions serrées et est associée à l’hyperperméabilité intestinale de la maladie cœliaque.
Les jonctions adhérentes reposent sur des cadhérines dépendantes du calcium, reliées aux filaments d’actine par les caténines α et β.
Les éléments moléculaires des desmosomes comprennent :
Les hémidesmosomes comprennent les intégrines, la protéine BP180 et la plaque de plectine, et sont reliés aux filaments intermédiaires du cytosquelette ainsi qu’à la laminine de la lame basale.
Lors d’une apoptose, l’augmentation du calcium intracellulaire peut fermer les jonctions communicantes et limiter la transmission de substances vers les cellules voisines.
Jonctions d’ancrage : cohésion ; jonctions communicantes : échanges.
★ À maîtriser
Les cadhérines établissent des liaisons homophiles dépendantes du calcium et s’organisent en dimères cis puis en interactions trans entre cellules voisines, comme une fermeture éclair.
L’interaction des cadhérines avec le cytosquelette par l’α-caténine augmente la force d’adhésion entre les cellules et contribue à leur cohésion pendant leur multiplication.
Les cadhérines interagissent avec la β-caténine, qui forme un complexe avec l’α-caténine et la protéine p120, et relie les cadhérines au cytosquelette et aux filaments d’actine.
La β-caténine est aussi un co-activateur transcriptionnel lié à la voie Wnt, importante pour l’embryogenèse et l’homéostasie des tissus.
Dans les cellules endothéliales soumises au flux sanguin, les cadhérines transmettent la contrainte de cisaillement et contribuent à la réorientation du cytosquelette dans le sens du flux.
Compléments
📌 L’adhésion homotypique relie des cellules de même type, tandis que l’adhésion hétérotypique relie des cellules de types différents.
📌 Une liaison homophile unit deux molécules identiques, tandis qu’une liaison hétérophile unit deux molécules de classes différentes.
Les cadhérines classiques comprennent :
Les cadhérines desmosomales comprennent la desmogléine et la desmocolline et sont reliées aux filaments intermédiaires.
Les protocadhérines, dont il existe une soixantaine, participent notamment au guidage axonal dans le système nerveux central et ne sont pas directement reliées au cytosquelette.
Les cadhérines de même isotype établissent des liaisons plus fortes que des cadhérines de types différents, favorisant la ségrégation des cellules de même type.
Lorsque le ligand Wnt est insuffisant, la β-caténine est phosphorylée puis dégradée par le protéasome.
Les cadhérines, liées au cytosquelette et aux filaments d’actine, contribuent à la morphologie cellulaire et à l’adaptation aux contraintes.
Les cadhérines s’emboîtent comme une fermeture éclair entre deux cellules.
★ À maîtriser
Les sélectines sont des protéines transmembranaires comportant un court domaine cytoplasmique, un domaine transmembranaire et un long domaine extracellulaire constitué de motifs répétitifs C, d’un domaine EGF et d’un domaine de type lectine.
Les trois types de sélectines sont :
Les sélectines établissent des liaisons hétérophiles avec des groupements glucidiques, notamment le résidu Sialyl LewisX, et cette liaison dépend du Ca2+.
Les intégrines sont des protéines transmembranaires formées de deux chaînes polypeptidiques α et β, dont l’activation nécessite la liaison à la taline.
Les ligands des intégrines présents dans la matrice extracellulaire comprennent :
Après l’ancrage des intégrines à la matrice extracellulaire, la FAK active des voies de signalisation intracellulaire qui contrôlent la survie et la prolifération cellulaires.
Compléments
Les Ig-CAM présentent leur partie NH2 à l’extérieur et leur partie COOH à l’intérieur de la cellule; deux domaines Ig extracellulaires s’associent face à face lors d’une interaction homophile.
Parmi les Ig-CAM figurent :
Les Ig-CAM peuvent établir des liaisons homophiles entre Ig-CAM ou des liaisons hétérophiles avec les intégrines, et leurs interactions ne dépendent pas des ions bivalents Ca2+ ou Mg2+.
La protéine JAM participe à l’organisation des jonctions serrées via la protéine ZO et le cytosquelette, et intervient dans la diapédèse ainsi que dans la régulation de la prolifération et de la polarité cellulaire via cdc42 et le complexe PAR-PKC.
Les sélectines contribuent à l’inflammation, à la reconnaissance immunitaire, à l’adhérence faible mais spécifique et aux interactions transitoires entre leucocytes et cellules endothéliales.
Il existe 18 sous-unités α et 8 sous-unités β, qui permettent de former 24 dimères αβ fonctionnels dont la combinaison détermine la spécificité des ligands.
Les intégrines établissent des liaisons hétérophiles dépendantes du Ca2+ et participent aux contacts focaux et aux hémidesmosomes.
La LFA-1, intégrine de la sous-famille β2 ou CD18, contribue au fonctionnement immunitaire et se lie notamment à ICAM-1, ICAM-2 et JAM-1.
★ À maîtriser
🔄 La diapédèse leucocytaire comprend trois étapes :
Les sélectines E et leurs ligands assurent l’adhésion faible et le freinage des leucocytes, puis les intégrines leucocytaires se lient à des contre-récepteurs de la famille des immunoglobulines pour assurer l’adhésion forte.
Les leucocytes migrent vers le foyer infectieux en suivant un gradient de chimiokines sécrétées par les cellules qui s’y trouvent.
Le DAL de type 1 est dû à des mutations du gène codant l’intégrine β2, ou CD18, ce qui empêche notamment la LFA-1 d’adhérer correctement aux cellules endothéliales.
Les récepteurs couplés aux protéines G interagissent avec des protéines G de la famille des GTPases et reconnaissent notamment des hormones et des neurotransmetteurs.
Les RCPG possèdent sept hélices transmembranaires reliées par trois boucles extracellulaires et trois boucles intracellulaires, avec une extrémité NH2 extracellulaire et une extrémité COOH intracellulaire.
📌 La signalisation des RCPG implique trois acteurs : le récepteur membranaire, la protéine G hétérotrimérique et l’effecteur.
Compléments
Les intégrines, ICAM et PECAM-1 participent à la migration des leucocytes à travers l’endothélium, notamment par une déstabilisation ponctuelle des jonctions endothéliales.
Le défaut d’adhésion leucocytaire dans le DAL de type 1 empêche les cellules immunitaires d’atteindre les foyers d’infection et entraîne des infections récurrentes.
Le groupe I reconnaît notamment :
Le groupe II des récepteurs couplés aux protéines G reconnaît notamment la calcitonine et la parathormone.
Le groupe III des récepteurs couplés aux protéines G reconnaît le glutamate et le calcium.
Gilman et Martin Rodbell ont obtenu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1994 pour la découverte et leurs travaux sur les protéines G.
Signal externe → RCPG → protéine G → effecteur → signalisation
★ À maîtriser
📌 Les mitochondries à crêtes transversales sont présentes dans la plupart des cellules et participent principalement à la respiration, tandis que les mitochondries à crêtes tubulaires se trouvent notamment dans les cellules stéroïdogènes et participent au métabolisme du cholestérol.
La mitochondrie possède une membrane externe, une membrane interne formant des crêtes, un espace intermembranaire et une matrice contenant notamment des granules de calcium et de magnésium.
L’ADN mitochondrial est circulaire, double brin, dépourvu d’histones, hérité de la mère et comporte 16 569 paires de bases réparties en 37 gènes.
🔄 L’import d’une protéine mitochondriale suit ces étapes :
La fusion des membranes externes mitochondriales nécessite les mitofusines MFN1 et MFN2, tandis que la fusion des membranes internes implique OPA1.
Avant la fission, la mitochondrie croît; un sillon apparaît ensuite sur la membrane interne, puis DRP1 resserre le goulot et sépare la mitochondrie en deux.
Compléments
La membrane externe contient des porines VDAC qui laissent passer des ions et des molécules de moins de 10 kDa, tandis que les complexes TOM assurent le passage de protéines plus grandes vers l’espace intermembranaire.
La membrane interne mitochondriale est composée d’environ 80 % de protéines et 20 % de lipides, est pauvre en cholestérol et contient notamment des cardiolipides et du coenzyme Q.
Le génome mitochondrial comprend 2 gènes d’ARNr, 22 gènes d’ARNt, 7 gènes codant des sous-unités du complexe I, 1 du complexe III, 3 du complexe IV et 2 du complexe V.
Les MERCs sont des micro-domaines de contact entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries, impliqués dans les échanges de calcium, la fusion et la fission mitochondriales ainsi que la formation d’autophagosomes.
Les protéines mitochondriales codées par le génome nucléaire sont produites à partir d’ARN messagers cellulaires puis importées dans la mitochondrie.
La fission mitochondriale nécessite notamment du Ca2+ provenant du réticulum endoplasmique proche.
L’ADN mitochondrial peut se répliquer sans être limité à la phase S du cycle cellulaire et se répartit dans les deux mitochondries avant la fission.
L’AMPK est un senseur métabolique des variations énergétiques cellulaires, activé par le ratio AMP/ATP ou par phosphorylation en réponse à un stress cellulaire.
MFN1/2 rapprochent les membranes externes, OPA1 celles des membranes internes
★ À maîtriser
DRP1, située dans le cytoplasme, est recrutée aux futurs sites de fission par MFF, récepteur de la membrane externe phosphorylé par l’AMPK.
L’AMPK régule directement la forme des mitochondries, accroît leur production et régule l’autophagie.
La fusion et la fission maintiennent une forme, une taille et un nombre de mitochondries adaptés aux besoins cellulaires et favorisent l’échange d’ADN mitochondrial, de protéines et de lipides endommagés.
Les kinésines et les dynéines transportent les mitochondries le long des microtubules en hydrolysant l’ATP.
📌 Le transport rétrograde dirige la mitochondrie vers l’extrémité négative du microtubule, en direction du noyau, grâce aux dynéines.
📌 Le transport antérograde dirige la mitochondrie vers l’extrémité positive du microtubule, en direction de la membrane plasmique, grâce aux kinésines.
Le contrôle de la respiration mitochondriale repose sur le cycle de l’acide citrique, la chaîne respiratoire et la synthèse d’ATP, couplés par des coenzymes communes.
La chaîne respiratoire transfère des électrons entre complexes, crée un gradient de protons dans l’espace intermembranaire et permet au complexe IV de réduire l’oxygène en eau.
Le passage des protons par l’ATP synthase permet la synthèse d’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique.
Le cycle de Krebs utilise l’acétyl-CoA et fournit des substrats à la chaîne respiratoire, notamment du NADH + H⁺ et du FADH₂.
Lors de la β-oxydation, l’acyl-CoA subit des tours de Lynen qui raccourcissent l’acide gras de deux carbones par tour et produisent des substrats pour la chaîne respiratoire ainsi que de l’acétyl-CoA.
La carnitine acyltransférase I forme l’acylcarnitine à partir de l’acyl-CoA et de la carnitine, la translocase fait entrer l’acylcarnitine dans la matrice, puis la carnitine acyltransférase II libère l’acyl-CoA pour la β-oxydation et la carnitine qui retourne dans le cytoplasme.
Compléments
MFF intervient aussi dans la fission des peroxysomes.
La roténone et l’antimycine A, qui inhibent la chaîne respiratoire, peuvent activer l’AMPK.
La roténone inhibe le complexe I, l’antimycine A le complexe III et le cyanure le complexe IV, bloquant la chaîne respiratoire et la production d’ATP.
★ À maîtriser
La mitochondrie utilise le cholestérol pour former des précurseurs stéroïdiens, notamment la prégnénolone, ensuite utilisés par le réticulum endoplasmique pour produire des stéroïdes comme l’œstradiol.
Dans la graisse brune, les protons peuvent traverser le canal UCP, de la famille des thermogénines, plutôt que l’ATP synthase, ce qui libère l’énergie sous forme de chaleur.
Le calcium libéré du réticulum endoplasmique via les récepteurs IP3R traverse la membrane externe par VDAC, puis entre dans la matrice par le complexe MCU; il peut stimuler le cycle de Krebs et la production d’ATP.
Lors de la voie intrinsèque de l’apoptose, Bax s’assemble dans la membrane mitochondriale externe, provoquant sa perméabilisation et la libération de cytochrome C dans le cytoplasme ; cette voie peut s’accompagner d’une chute du potentiel transmembranaire mitochondrial. Le cytochrome C libéré participe à la formation de l’apoptosome, qui recrute les caspases.
L’apoptosome active d’abord la caspase 9, qui active ensuite notamment la caspase 3 par clivage de procaspases, déclenchant la mort cellulaire programmée intrinsèque.
Compléments
Les cellules synthétisant des stéroïdes, comme celles de la corticosurrénale, possèdent des mitochondries sphériques à crêtes tubulaires, des gouttelettes lipidiques et du réticulum endoplasmique lisse.
À la naissance, le tissu adipeux brun représente 5 % du poids, puis diminue progressivement mais persiste à l’âge adulte.
L’efflux mitochondrial de calcium emprunte les échangeurs Na⁺/Ca²⁺ et H⁺/Ca²⁺ de la membrane interne, puis VDAC dans la membrane externe.
Les maladies mitochondriales peuvent toucher tous les tissus, mais affectent particulièrement ceux qui ont de forts besoins énergétiques, comme le muscle et le cœur.
★ À maîtriser
Les fonctions peroxysomales comprennent : la réduction des espèces réactives de l’oxygène, la β-oxydation des acides gras à très longue chaîne, l’α-oxydation des acides gras ramifiés, la synthèse des phospholipides liés à l’éther, la synthèse des acides biliaires
La catalase peroxysomale dégrade le peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène, limitant la formation d’espèces réactives de l’oxygène.
La résolution maximale du microscope photonique est de 200 nm, soit 0,2 μm.
Le pouvoir de résolution s’améliore lorsque la longueur d’onde diminue ou que l’ouverture numérique augmente.
La microscopie à épifluorescence utilise une source d’excitation, des fluorochromes et un microscope équipé de filtres et de miroirs.
📌 En immunofluorescence directe, l’anticorps primaire est couplé au fluorochrome, tandis qu’en immunofluorescence indirecte, c’est l’anticorps secondaire qui est couplé au fluorochrome.
Compléments
Dans les hépatocytes, les peroxysomes détoxifient le glyoxylate, un aldéhyde réactif issu du métabolisme de la glycine, de l’hydroxyproline et du glycolate.
Dans les adipocytes, PPARγ, associé aux peroxysomes, peut activer avec un transactivateur des gènes de l’adipogenèse, du métabolisme lipidique et de l’homéostasie glucidique.
L’ouverture numérique dépend de l’indice de réfraction du milieu et de l’angle d’ouverture de l’objectif; l’air correspond à un indice de réfraction de 1.
L’immunofluorescence indirecte amplifie le signal, tandis que l’immunofluorescence directe permet une localisation plus fine et moins de bruit de fond.
Les marquages multiples nécessitent des fluorochromes dont les pics d’émission sont suffisamment éloignés pour être distingués par le microscope.
En transgenèse, le gène d’une protéine fluorescente est fusionné au gène d’une autre protéine, puis la construction est introduite dans des cellules ou un embryon afin d’observer la distribution et la dynamique de cette protéine.
La Brainbow mouse utilise un mélange de quatre fluorochromes permettant de distinguer 100 couleurs pour explorer la connectivité cérébrale.
★ À maîtriser
Un connexon est un assemblage de six connexines, appelé hexamère.
Deux connexons situés sur des cellules adjacentes s’associent pour former un canal axial traversant leurs deux membranes plasmatiques et reliant leurs cytoplasmes au sein d’une jonction communicante.
Les canaux ioniques assurent un transport passif selon le gradient de concentration ionique, jusqu’à 1000 fois plus rapide que celui des transporteurs, et peuvent permettre un passage bidirectionnel.
Les canaux voltage-dépendants Na+, Ca2+, K+ et Cl− s’ouvrent en fonction du potentiel électrique de la membrane plasmique.
Dans une fibre nerveuse, la stimulation provoque une dépolarisation qui ouvre les canaux voltage-dépendants Na+ et K+ et permet la propagation du potentiel d’action le long du neurone.
L’endocytose provoque une invagination de la membrane plasmique qui forme des vésicules captant du matériel extracellulaire et le faisant migrer dans la cellule.
Compléments
Le gap est un orifice étroit situé au centre du canal axial et considéré comme extracellulaire.
Les canaux ioniques sont sélectifs, laissent passer les ions non liés à l’eau et ne sont généralement pas ouverts en permanence, sauf les canaux de fuite K+.
Le canal de fuite K+ favorise le transport passif du potassium, contribue au potentiel électrique membranaire et se trouve au pôle basolatéral des cellules épithéliales intestinales.
Le potentiel de membrane au repos est de −70 mV et les canaux Na+ et K+ voltage-dépendants sont alors fermés, contrairement aux canaux de fuite K+ qui restent ouverts.
Le canal Ca2+ voltage-dépendant s’ouvre lors d’une dépolarisation et permet une entrée spécifique de calcium dans la cellule, avec un délai d’ouverture extrêmement court.
Les canaux ligand-dépendants s’ouvrent lorsque leur récepteur fixe un ligand spécifique et sont présents dans toutes les cellules, notamment les cellules excitables comme les neurones.
L’endocytose contribue à la nutrition et à la défense cellulaires ainsi qu’au maintien de l’intégrité de la cellule.
★ À maîtriser
Un phagosome fusionne avec des vésicules contenant des enzymes lysosomales pour former un phagolysosome capable de détruire une particule solide.
Les cellules pouvant participer à la phagocytose comprennent :
Les monocytes et les macrophages participent à l’immunité innée et peuvent présenter des antigènes aux lymphocytes après avoir trié les éléments étrangers phagocytés.
Les cellules dendritiques sont les seules cellules capables de stimuler la réponse immunitaire des lymphocytes T.
Les récepteurs impliqués dans l’endocytose spécifique possèdent : un domaine extracellulaire, un domaine transmembranaire, un domaine cytoplasmique portant un signal d’internalisation
Les triskélions de clathrine se polymérisent à la surface membranaire et s’associent aux adaptines, qui relient la membrane au manteau de clathrine.
Compléments
Les phagosomes ont un diamètre moyen compris entre 0,1 et 10 micromètres.
La phagocytose peut concerner :
Les polynucléaires neutrophiles circulent dans le sang et sont recrutés au site inflammatoire par diapédèse, où ils phagocytent les débris et les éléments ayant provoqué la réaction inflammatoire.
Les monocytes circulant dans le sang se différencient en macrophages après leur arrivée dans un tissu cible.
📌 Les vésicules lisses correspondent à une pinocytose classique non spécifique, les vésicules à clathrine à une pinocytose induite par un récepteur, et les cavéoles à des invaginations dépendantes des radeaux lipidiques.
Les vésicules de micropinocytose ont un diamètre d’environ 80 nm, tandis que celles de macropinocytose ont un diamètre d’environ 1 micromètre.
La macropinocytose capture de grandes quantités de fluides et de solutés grâce à des remaniements du cytosquelette d’actine qui entourent les éléments extracellulaires et referment une vésicule.
Le phagosome engloutit du solide ; les petites vésicules de pinocytose captent du liquide.
| Structure | Cytosquelette | Mobilité et rôle |
|---|---|---|
| Microvillosités | Actine | Augmentent la surface d’absorption |
| Stéréocils | Actine | Immobiles ; rôle sensoriel dans l’oreille |
| Cils | Microtubules | Mobiles ; brassent notamment le mucus bronchique |
| Méthode | Marquage | Caractéristique |
|---|---|---|
| Directe | Anticorps primaire | Signal moins intense |
| Indirecte | Anticorps secondaire | Amplification du signal, bruit de fond possible |
| ELISA sandwich | Anticorps de capture et anticorps détecteurs | Antigène retenu au fond de la plaque |
| ELISA compétitif | Anticorps inhibiteur | Déplacement de l’anticorps portant le substrat |
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