Fiche de révision : Biocelle LA CELLULE

📋 Plan du Cours

1. Diversité cellulaire et théorie cellulaire
2. Métabolisme et molécules cellulaires
3. Structure et matériel génétique bactériens
4. Enveloppes et appendices bactériens
5. Bactéries, microbiote et santé
6. Caractéristiques des archées
7. Origine et diversité des eucaryotes
8. Membrane plasmique et gradient ionique
9. Organites cellulaires eucaryotes
10. Structures macromoléculaires et cytoplasme
11. Caractéristiques des virus

📖 1. Diversité cellulaire et théorie cellulaire

★ À maîtriser

• Les trois grands domaines cellulaires sont les bactéries, les archées et les eucaryotes, et les bactéries avec les archées constituent les procaryotes.

• L’ARNr 16S permet de distinguer les bactéries des archées, tandis que l’ARNr 18S permet de distinguer les eucaryotes des procaryotes.

📌 Selon la théorie cellulaire, tout organisme vivant est constitué d’une ou plusieurs cellules, la cellule est la plus petite unité du vivant et le siège de l’hérédité et du métabolisme.

Compléments

• La vie est apparue sur Terre il y a 3,5 milliards d’années.

• La diversité cellulaire s’explique par la duplication, la modification et la suppression de gènes au cours du temps.

📖 2. Métabolisme et molécules cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Anabolisme : le mécanisme par lequel des molécules simples s’assemblent pour former une molécule complexe appelée biomolécule, en utilisant de l’ATP
• Catabolisme : décompose une molécule complexe en plusieurs molécules simples en produisant de l’ATP
• Métabolisme : l’ensemble des réactions de l’organisme et comprend le catabolisme et l’anabolisme
• Hydrophile : a une affinité pour l’eau
• Hydrophobe : n’a pas d’affinité pour l’eau

📝 Points essentiels

• L’eau représente 70 % de la masse corporelle et les propriétés hydrophiles ou hydrophobes des molécules contribuent à la compartimentation cellulaire, aux différences de pH et au fonctionnement cellulaire.

💡 Astuce mémo

Anabolisme construit, catabolisme dégrade.

📖 3. Structure et matériel génétique bactériens

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosol : le milieu intracellulaire composé d’eau et d’ions, sous forme d’une matrice semi-fluide ou gel, et les bactéries n’y possèdent pas d’organites
• ADN bactérien : une molécule circulaire et bicaténaire, support de l’information génétique, située dans le nucléoïde, une région qui n’est pas un vrai noyau
• Plasmide : un élément d’ADN circulaire et bicaténaire, plus petit que l’ADN bactérien, qui porte une partie de l’information génétique extracromosomique et peut conférer un avantage sans être essentiel à la vie de la bactérie
• Ribosome : un complexe protéique composé d’ARNr qui réalise la traduction de l’ARNm en protéines

📝 Points essentiels

• Les bactéries mesurent environ 1 à 10 micromètres.

📖 4. Enveloppes et appendices bactériens

🔑 Notions clés & Définitions

• Paroi bactérienne : constituée de peptidoglycanes formés de polymères glucidiques reliés par des peptides, confère rigidité, forme et protection contre les contraintes mécaniques et les chocs osmotiques
• Flagelle bactérien : un appendice protéique locomoteur qui permet le mouvement, naît dans la membrane plasmique, traverse la paroi et fonctionne par rotation grâce à un gradient de protons de part et d’autre de la membrane
• Membrane plasmique : délimite les espaces intracellulaire et extracellulaire et est constituée d’une bicouche de phospholipides contenant des protéines enchâssées

★ À maîtriser

• La pénicilline, une β-lactamine, inhibe la synthèse du peptidoglycane, ce qui empêche la formation de la paroi et provoque un choc osmotique qui entraîne la mort de la bactérie.

📌 Les pili communs sont courts et nombreux et permettent l’adhérence aux substrats, tandis que les pili sexuels sont plus épais, moins nombreux, et permettent la reconnaissance bactérienne et l’échange de matériel génétique par conjugaison.

Compléments

📌 Les bactéries dites Gram positives sont colorées en violet par la coloration de Gram, tandis que les bactéries Gram négatives sont colorées en rose.

• Le mycoplasme ne possède pas de paroi bactérienne.

• La production de β-lactamase détruit les β-lactamines et rend la pénicilline inefficace.

• Certaines bactéries portent jusqu’à 10 000 pili communs, tandis que les pili sexuels sont présents en une dizaine d’exemplaires.

📖 5. Bactéries, microbiote et santé

🔑 Notions clés & Définitions

• Microbiote : l’ensemble des micro-organismes, notamment les bactéries et les levures, vivant dans un environnement défini appelé microbiome

★ À maîtriser

• Le microbiote contribue à plusieurs fonctions : la fermentation de substrats non digestibles, la digestion de certains aliments grâce à la création d’enzymes nécessaires, la synthèse de certaines vitamines

Compléments

• Lactobacillus casei est une bactérie non pathogène présente dans le lait, le fromage et le yaourt.

• Parmi les bactéries citées :

  • Yersinia pestis est responsable de la peste.
  • Vibrio cholera est responsable du choléra.
  • Escherichia coli est impliquée dans des problèmes digestifs et utilisée en recherche pour modifier des gènes

• Le microbiote intestinal est estimé à 10¹² à 10¹⁴ cellules, soit bien plus que le nombre de cellules humaines.

• Une atteinte du microbiote peut être associée à :

  • la maladie de Crohn
  • le développement d’un cancer
  • des maladies neuropsychiatriques

• La recherche de prébiotiques comme compléments alimentaires peut présenter des bénéfices pour la santé, dans le cadre d’un bénéfice réciproque.

💡 Astuce mémo

L’altération du microbiote peut favoriser des pathologies.

📖 6. Caractéristiques des archées

★ À maîtriser

• Les archées peuvent vivre dans des milieux extrêmes salés, très chauds ou très acides ; les formes correspondantes sont respectivement les halo-bactéries, les thermophiles et les acidophiles.

• La paroi des archées est composée de pseudo-peptidoglycanes, différents des peptidoglycanes bactériens.

Compléments

• Les archées peuvent avoir une forme sphérique ou de bacille, comme les bactéries.

• Certaines archées possèdent des protéines de type histone associées à leur ADN circulaire et bicaténaire.

• Certaines archées possèdent une voie métabolique particulière qui leur permet de produire du méthane et sont dites méthanogènes.

📖 7. Origine et diversité des eucaryotes

★ À maîtriser

• Selon la théorie endosymbiotique de Lynn Margulis, les eucaryotes seraient issus d’une cellule procaryote ancestrale dont la membrane plasmique s’est invaginée pour former les membranes internes, le noyau et le réticulum endoplasmique, puis qui a phagocyté des bactéries à l’origine des mitochondries et des chloroplastes.

• Les quatre règnes principaux des eucaryotes sont :

  • les protistes
  • les champignons
  • les végétaux
  • les animaux

Compléments

• Les eucaryotes sont apparus il y a 1,5 à 2 milliards d’années.

• Les végétaux sont autotrophes grâce à la photosynthèse, tandis que les animaux sont hétérotrophes et ont besoin de matière organique pour vivre.

📌 Chez les animaux, les protozoaires sont unicellulaires et les métazoaires sont pluricellulaires.

• Les cellules animales mesurent généralement 10 à 20 micromètres, mais certaines dépassent 100 micromètres.

• Les hématies mesurent 7 micromètres de diamètre, ont un volume de 100 micromètres cubes et une épaisseur de 2,5 micromètres; elles transportent l’oxygène et ne possèdent ni noyau ni mitochondries.

• Les cardiomyocytes mesurent 100 à 150 micromètres de longueur, 20 micromètres de diamètre et ont un volume de 1 500 micromètres cubes; ils assurent la contraction du cœur.

• Le corps des neurones mesure 5 à 75 micromètres et leurs axones, qui permettent des connexions avec d’autres neurones et des muscles, peuvent atteindre 1 mètre.

📖 8. Membrane plasmique et gradient ionique

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Molécule amphiphile dont la tête polaire comprend le glycérol, un alcool et un phosphate, tandis que les acides gras forment la queue apolaire hydrophobe.

★ À maîtriser

• Dans la bicouche de la membrane plasmique, les chaînes hydrophobes des phospholipides se font face à l’intérieur et leurs têtes polaires sont orientées vers l’extérieur.

📌 Le sodium est fortement concentré dans le milieu extracellulaire et faiblement concentré dans le milieu intracellulaire, tandis que le potassium présente la répartition inverse.

Compléments

• La membrane plasmique contient notamment :

  • des récepteurs
  • des canaux ioniques
  • des transporteurs actifs
  • des transporteurs passifs

• La perméabilité membranaire contribue à une composition ionique différente entre les milieux extracellulaire et intracellulaire.

💡 Astuce mémo

Na⁺ domine à l’extérieur, K⁺ à l’intérieur

📖 9. Organites cellulaires eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Compartiment délimité par une enveloppe à deux membranes percée de pores, contenant l’ADN linéaire bicaténaire, le nucléole et la chromatine.
• Mitochondrie : Organite à double membrane qui produit principalement l’ATP par phosphorylation oxydative et participe aussi à la thermogenèse.
• Lysosome : Organite à membrane qui dégrade et recycle les déchets cellulaires grâce à des hydrolases acides, notamment des protéases, dans un milieu de pH inférieur à 5.
• Peroxysome : Organite à membrane provenant du réticulum endoplasmique, impliqué dans des réactions d’oxydo-réduction et doté de catalase qui dégrade le peroxyde d’hydrogène.

★ À maîtriser

📌 L’euchromatine est décompactée et active, tandis que l’hétérochromatine est compactée et non active en transcription.

• Le réticulum endoplasmique participe à l’homéostasie calcique, aux modifications post-traductionnelles comme la glycosylation, à l’insertion cotraductionnelle des protéines, ainsi qu’à la synthèse des lipides et au trafic cellulaire.

Compléments

• Le nucléole est le lieu de synthèse de la majorité des ARN ribosomiques, et les chromosomes deviennent visibles par condensation dès la prophase de la mitose, avant la désorganisation de l’enveloppe nucléaire.

• 🔄 La voie mitochondriale du glucose se déroule ainsi : le glucose est dégradé par glycolyse en pyruvate dans le cytoplasme, le pyruvate rejoint la mitochondrie, le pyruvate participe à la phosphorylation oxydative

• 🔄 L’utilisation des lipides par la mitochondrie se déroule ainsi : les acides gras sont activés, les acides gras activés sont acheminés vers la mitochondrie, ils sont dégradés par bêta-oxydation

• Les mutations de l’ADN mitochondrial peuvent provoquer des mitochondriopathies, qui touchent notamment les muscles et d’autres tissus à forte activité métabolique.

📌 Le réticulum endoplasmique existe sous deux formes, lisse (REL) et rugueuse ou granuleuse (REG).

• L’appareil de Golgi est un empilement de structures membranaires à une membrane, impliqué dans les modifications post-traductionnelles, le transport intracellulaire et la voie de sécrétion.

• Les peroxysomes utilisent des peroxines, des protéines qui permettent l’importation des protéines peroxysomales dans leur lumière.

• Le syndrome de Zellweger est une pathologie liée à une atteinte du peroxysome qui se manifeste par des troubles neurologiques, visuels et hépatiques.

• La maladie de Gaucher correspond à une surcharge lysosomale qui atteint le système nerveux.

📖 10. Structures macromoléculaires et cytoplasme

★ À maîtriser

• La polyubiquitinylation consiste à ajouter plusieurs ubiquitines, petites protéines de 76 acides aminés, aux protéines endommagées afin de les adresser au protéasome pour dégradation.

• Le cytosquelette comprend trois catégories de filaments :

  • les microfilaments, polymères d’actine
  • les microtubules, polymères de tubuline
  • les filaments intermédiaires, dont la kératine et la lamine

📌 Le cytoplasme comprend le cytosol, les organites sauf le noyau et les édifices macromoléculaires, tandis que le cytosol contient de l’eau, des ions et des molécules organiques et constitue le lieu de la glycolyse.

Compléments

• Les ribosomes assurent la traduction des protéines dans le cytoplasme; leur petite unité est associée à 18S et leur grande unité à 5S, 5,8S et 28S.

• Les centrioles sont des structures cylindriques observables en microscopie électronique; associés par paire, ils forment le centrosome, où l’on observe neuf triplets de microtubules impliqués dans la séparation des chromosomes lors de la mitose.

• Le cytosquelette contribue à la forme, à la mobilité et à la résistance cellulaire ainsi qu’au trafic intracellulaire.

📖 11. Caractéristiques des virus

★ À maîtriser

• Les virus ne sont pas considérés comme de véritables cellules, car ils n’ont ni métabolisme ni noyau; ils sont dits acaryotes.

Compléments

📌 Les virus sont classés en virus à ADN, comme l’herpès, et virus à ARN, comme le SARS-CoV-2.