Fiche de révision : La cellule et ses fonctions

📋 Plan du Cours

1. Échelles et définition de la cellule
2. Macromolécules du vivant
3. Structure et fonction des protéines
4. Diversité du vivant cellulaire
5. Membranes biologiques
6. Transports membranaires
7. Canaux et potentiel membranaire
8. Communication intercellulaire
9. Récepteurs et transduction
10. Dérégulations et applications médicales

📖 1. Échelles et définition de la cellule

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Compartiment aqueux contenant des macromolécules et isolé de son environnement par une membrane plasmique.

★ À maîtriser

• Les diamètres typiques sont de 0,02 à 0,4 μm pour les virus, de 0,1 à 5,0 μm pour les cellules procaryotes et de 10 à 100 μm pour les cellules eucaryotes.

Compléments

• Les valeurs extrêmes citées sont un diamètre minimal de 0,25 μm chez une bactérie du genre Mycoplasma, un diamètre maximal chez l’œuf d’autruche et une longueur axonale neuronale supérieure à 1 mètre.

💡 Astuce mémo

Le virus est submicrométrique, la cellule eucaryote atteint 10–100 μm.

📖 2. Macromolécules du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Assemblages de monosaccharides, comme le glucose, qui fournissent de l’énergie par leur dégradation et peuvent s’associer à des protéines.
• Lipides : Comme les acides gras et le cholestérol, participent à la constitution des membranes, au stockage de l’énergie et à la signalisation.
• Acides nucléiques : Assemblages de nucléotides comprenant l’ADN et l’ARN, qui assurent le support et le transfert de l’information génétique.

📝 Points essentiels

• Les atomes majeurs du vivant sont:
  • l’hydrogène
  • le carbone
  • l’azote
  • l’oxygène
  • le phosphore
  • le soufre

💡 Astuce mémo

CHONPS : carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre.

📖 3. Structure et fonction des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Chaîne non branchée d’acides aminés liés par des liaisons peptidiques covalentes.

📝 Points essentiels

• 🔄 La séquence protéique conduit à la conformation par: la séquence des acides aminés, les interactions non covalentes entre chaînes latérales, le repliement, la conformation tridimensionnelle

• Les deux conformations stables récurrentes du squelette polypeptidique sont l’hélice α et le feuillet β.

• Les protéines acquièrent leur fonction grâce à leur structure spatiale, qui permet notamment la liaison réversible d’autres molécules par des interactions non covalentes.

💡 Astuce mémo

Séquence des acides aminés → repliement tridimensionnel → fonction.

📖 4. Diversité du vivant cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Virus : Élément génétique auto-réplicatif dépourvu de métabolisme propre, qui dépend de la machinerie de réplication et de biosynthèse d’une cellule hôte.

★ À maîtriser

• La phylogénie fondée sur la comparaison des séquences d’ARN de la petite sous-unité ribosomique distingue les bactéries, les archées et les eucaryotes.

📌 Les archées ne possèdent ni noyau ni système endomembranaire comme les bactéries, mais elles partagent avec les eucaryotes la compaction de l’ADN sur des histones et certains éléments de la réplication de l’ADN.

Compléments

• Hors de la cellule, un virus existe sous forme de virion constitué de matériel génétique entouré d’une capside protéique et parfois d’une membrane lipidique.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote compartimentée, virus sans métabolisme propre.

📖 5. Membranes biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Molécule amphiphile possédant une tête hydrophile et des queues hydrophobes.

★ À maîtriser

• Les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche lipidique de 7 à 10 nm, avec les têtes polaires orientées vers l’eau et les queues hydrophobes face à face.

📌 La bicouche lipidique diffuse facilement les petites molécules hydrophobes, tandis qu’elle est imperméable aux ions et aux macromolécules.

Compléments

• Les associations membranaires des protéines sont:
  • transmembranaires
  • superficielles
  • partiellement insérées
  • ancrées par une liaison lipidique covalente

💡 Astuce mémo

Une bicouche comme un sandwich : têtes hydrophiles vers l’eau, queues hydrophobes au centre.

📖 6. Transports membranaires

📝 Points essentiels

📌 Le transport passif suit le gradient de concentration ou le gradient électrochimique sans dépense directe d’énergie, tandis que le transport actif s’effectue contre le gradient avec une dépense énergétique.

• Le transport facilité par un transporteur possède une vitesse maximale liée à la saturation, contrairement à la diffusion simple.

• Les trois types de transporteurs sont:

  • les uniports
  • les symports
  • les antiports

• La pompe Na+/K+ ATPase réalise un transport actif en utilisant l’hydrolyse de l’ATP pour maintenir des gradients de sodium et de potassium.

• Le transport actif secondaire couple le transport passif d’une molécule, souvent le Na+, dans le sens de son gradient au transport d’une autre molécule contre son gradient.

💡 Astuce mémo

Passif selon le gradient, actif contre le gradient.

📖 7. Canaux et potentiel membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Canal ionique : Protéine membranaire formant un passage hydrophile permettant aux ions de traverser la membrane selon leur gradient.
• Potentiel de membrane : Différence de voltage à travers une membrane due à une répartition asymétrique de charges, avec un intérieur cellulaire généralement négatif par rapport à l’extérieur.

📝 Points essentiels

• Les canaux ioniques peuvent être constitutivement ouverts ou contrôlés par un ligand ou par le potentiel de membrane.

• Le potentiel de membrane typique d’une cellule animale est d’environ -60 mV, négatif à l’intérieur par rapport à l’extérieur.

💡 Astuce mémo

Gradient ionique → flux sélectif → différence de potentiel.

📖 8. Communication intercellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Signalisation endocrine : Communication à distance dans laquelle des cellules spécialisées sécrètent des hormones dans le sang pour atteindre des cellules cibles.

📝 Points essentiels

• Les quatre types de signalisation intercellulaire sont:
  • la signalisation par contact
  • la signalisation paracrine
  • la signalisation synaptique
  • la signalisation endocrine

📌 Une même molécule signal peut produire des effets différents selon la cellule cible, en fonction du récepteur et des protéines effectrices activées.

• Les molécules hydrophobes, comme les hormones stéroïdes et thyroïdiennes, traversent la membrane et se lient à des récepteurs cytoplasmiques ou nucléaires qui modulent la transcription.

💡 Astuce mémo

Contact, paracrine, synaptique, endocrine : du plus proche au plus lointain.

📖 9. Récepteurs et transduction

★ À maîtriser

• Les trois catégories de récepteurs membranaires sont:
  • les récepteurs-canaux ioniques
  • les récepteurs à activité enzymatique
  • les récepteurs couplés aux protéines G

• La liaison d’un neurotransmetteur à un récepteur nicotinique ouvre un canal cationique, provoque une dépolarisation membranaire, active des canaux voltage-dépendants et génère un potentiel d’action.

• Dans la voie de l’adénylate cyclase, une protéine G active l’adénylate cyclase, qui transforme l’ATP en AMPc, lequel active la PKA et une cascade de phosphorylations.

Compléments

• Les quatre familles de récepteurs à activité enzymatique sont:
  • les récepteurs tyrosine kinase
  • les récepteurs sérine/thréonine kinase
  • les récepteurs tyrosine phosphatase
  • les récepteurs guanylate cyclase

💡 Astuce mémo

Récepteur → relais ou second messager → cascade → réponse.

📖 10. Dérégulations et applications médicales

★ À maîtriser

📌 Un rétrocontrôle négatif est nécessaire pour interrompre une cascade de signalisation lorsque le signal initial a disparu.

• La toxine cholérique empêche l’hydrolyse du GTP d’une sous-unité α, maintient l’adénylate cyclase activée, provoque un flux d’ions et d’eau vers la lumière intestinale et entraîne des diarrhées profuses avec risque de déshydratation. — vibrio cholerae

• Dans certains cancers, des mutations de récepteurs comme EGFR, de transducteurs comme Src ou Ras, ou de facteurs de transcription peuvent maintenir la division cellulaire activée.

Compléments

• Les cellules humaines possèdent plus de 800 récepteurs couplés aux protéines G différents et plus de 60 récepteurs tyrosine kinase.

💡 Astuce mémo

Activation persistante d’une voie → réponse excessive, toxique ou tumorale.

📊 Tableaux de synthèse

Types de transport membranaire