★ À maîtriser
Matthias Schleiden propose en 1838 que tous les tissus végétaux sont composés de cellules, puis Theodor Schwann étend cette idée aux animaux en 1839.
La théorie cellulaire affirme que tous les organismes vivants sont composés de cellules, que la cellule est l’unité fondamentale de la vie et que toute cellule provient d’une cellule préexistante, principe associé à Rudolf Virchow en 1855.
James Watson et Francis Crick décrivent la structure en double hélice de l’ADN en 1953.
Compléments
Robert Hooke, en 1665, observe dans le liège de petits compartiments qu’il nomme « cellula ».
Dans les années 1670, Antonie van Leeuwenhoek observe pour la première fois des cellules vivantes, notamment des protozoaires et des bactéries qu’il appelle « animalcules ».
Camillo Golgi découvre l’appareil de Golgi en 1898.
★ À maîtriser
Les principaux phylums bactériens présentés sont :
Les formes bactériennes comprennent :
Compléments
★ À maîtriser
📌 Les bactéries Gram positif possèdent une couche de peptidoglycane de 20 à 80 nm, retiennent le cristal violet et apparaissent violettes, tandis que les Gram négatif ont une couche de 2 à 7 nm entre une membrane externe et la membrane cellulaire, ne retiennent pas le cristal violet et apparaissent roses. - Christian Gram, 1884
La membrane plasmique bactérienne est une bicouche de phospholipides contenant des protéines intégrales et périphériques; elle protège la cellule, assure le transport des nutriments et des déchets, et participe à la production d’énergie par la chaîne de transport des électrons.
Le chromosome bactérien est généralement une molécule unique d’ADN circulaire à double brin qui porte les gènes essentiels et dirige les activités cellulaires ainsi que la reproduction.
📌 Les pili peuvent servir à la conjugaison, à l’adhésion et à la motilité par secousses, tandis que les fimbriae, plus courtes et nombreuses, favorisent surtout l’adhésion, la colonisation et la formation de biofilms.
Les plasmides sont de petites molécules circulaires d’ADN extrachromosomique capables de se répliquer indépendamment et portant souvent des gènes avantageux, notamment de résistance aux antibiotiques, qui peuvent se diffuser dans les populations bactériennes.
Chez les bactéries Gram positif, certaines conditions défavorables déclenchent la sporulation; la spore dormante résiste longtemps, puis germe lorsque les conditions s’améliorent et redonne une cellule végétative qui peut se diviser par fission binaire.
Compléments
La paroi bactérienne :
Le cytoplasme bactérien est une substance gélatineuse contenant notamment de l’eau, des protéines, des lipides, des acides nucléiques et des sels inorganiques; il accueille la plupart des activités métaboliques et permet la diffusion des nutriments et des déchets.
Les ribosomes bactériens sont constitués d’ARN ribosomique et de protéines; leurs sous-unités 30S et 50S s’assemblent en ribosomes 70S, où l’ARN messager est traduit en polypeptides.
La capsule bactérienne, présente chez certaines bactéries, est généralement composée de polysaccharides, parfois de protéines, et peut mesurer 0,2 µm; elle protège notamment de la déshydratation, favorise l’adhésion et peut accroître la virulence en limitant la phagocytose.
Les flagelles bactériens sont constitués de flagelline et comprennent un filament, un crochet et un corps basal; ils assurent la motilité, et leur répartition permet de distinguer les arrangements monotriche, amphitriche, lophotriche et péritriche.
Les inclusions bactériennes sont des granules ou vésicules cytoplasmiques servant au stockage de nutriments, de réserves énergétiques ou de produits de dégradation; les granules de glycogène stockent du glucose utilisable comme énergie en cas de pénurie nutritive.
Paroi épaisse chez les Gram positif, paroi mince entre deux membranes chez les Gram négatif.
★ À maîtriser
Les bactéries peuvent être classées selon leur source d’énergie en phototrophes, qui utilisent la lumière, et chimiotrophes, qui tirent leur énergie de composés chimiques.
Les bactéries autotrophes fixent le dioxyde de carbone pour produire des composés organiques, tandis que les hétérotrophes obtiennent leur carbone de sources organiques.
Les bactéries aérobies nécessitent de l’oxygène pour survivre, tandis que les bactéries anaérobies peuvent survivre sans oxygène et incluent des bactéries fermentaires.
La conjugaison transfère directement de l’ADN entre deux bactéries par un pilus, la transformation correspond à l’intégration d’ADN libre de l’environnement et la transduction transfère de l’ADN par l’intermédiaire d’un bactériophage.
Compléments
Selon leur source d’électrons, les bactéries sont lithotrophes lorsqu’elles utilisent des molécules inorganiques comme donneurs d’électrons et organotrophes lorsqu’elles utilisent des composés organiques.
La conjugaison peut transférer des plasmides ou des portions de chromosome et favoriser l’acquisition de caractères tels que la résistance aux antibiotiques.
Staphylococcus aureus provoque des infections cutanées et systémiques et constitue un pathogène important en raison de sa résistance aux antibiotiques.
Certaines souches d’Escherichia coli sont responsables de maladies d’origine alimentaire, notamment des intoxications alimentaires.
Le genre Lactobacillus est utilisé dans la fabrication de produits laitiers fermentés et pour améliorer la santé intestinale.
★ À maîtriser
La paroi des archées ne contient pas de peptidoglycane et peut être composée de pseudomuréine ou de protéines.
L’ADN des archées est circulaire et organisé comme celui des bactéries, mais leurs gènes et processus sont plus proches de ceux des eucaryotes.
Les archées peuvent être autotrophes, en produisant leur propre nourriture, ou hétérotrophes, en obtenant de l’énergie à partir de composés organiques.
Les archées contribuent au cycle des nutriments, notamment par la fixation de l’azote et la production de méthane, et participent ainsi à la santé des écosystèmes.
Compléments
Certaines archées possèdent des complexes protéiques de type histone associés à l’ADN, contrairement à l’ADN bactérien décrit comme dépourvu d’histones.
Les archées présentent des voies métaboliques particulières qui leur permettent de vivre dans des milieux extrêmes, notamment à pH très acide ou à des températures supérieures à 70 °C.
La membrane cellulaire des archées est composée de lipides uniques, différents de ceux des bactéries et des eucaryotes.
Les ribosomes et l’ARN ribosomique des archées présentent davantage de similarités avec ceux des eucaryotes qu’avec ceux des bactéries.
Les archées extrémophiles prospèrent notamment dans : des milieux à température élevée (thermophiles), des milieux à salinité élevée (halophiles), des milieux pauvres en oxygène (méthanogènes)
Les archées se reproduisent principalement de manière asexuée par fission binaire, comme les bactéries.
Les archées sont utilisées en biotechnologie pour la production de biogaz et pour leurs enzymes employées dans divers processus industriels.
Procaryotes comme les bactéries, mais ARN ribosomal 16S distinct.
★ À maîtriser
Les analogues nucléosidiques imitent les éléments constitutifs de l’ADN ou de l’ARN viral et perturbent ainsi la réplication, comme l’acyclovir utilisé contre l’herpès.
Les inhibiteurs de protéase bloquent les enzymes virales nécessaires au traitement des protéines, comme le ritonavir utilisé contre le VIH.
Les inhibiteurs d’entrée empêchent les virus de pénétrer dans les cellules hôtes, comme le maraviroc utilisé contre le VIH.
Un vaccin vivant atténué contient une forme affaiblie du virus, comme le vaccin ROR contre la rougeole, les oreillons et la rubéole.
Un vaccin inactivé contient un virus tué, comme le vaccin contre la polio.
Un vaccin sous-unité contient seulement des parties du virus, comme le vaccin contre le HPV.
📌 La conjugaison peut avoir lieu entre deux individus de types d’accouplement différents appartenant à la même variété.
Compléments
Le traitement antiviral peut être compliqué par :
Les vaccins à ARN messager utilisent l’ARN messager pour indiquer aux cellules de produire des protéines virales, comme le vaccin Pfizer-BioNTech contre la COVID-19.
Dans la variété 1 de Paramecium caudatum, les types d’accouplement sont I et II, tandis que la variété 2 possède les types III et IV.
★ À maîtriser
La conjugaison est favorisée par des conditions défavorables, notamment la famine et le manque de nourriture.
La conjugaison est déclenchée par une substance protéique présente dans les cils.
La mise en place du contact entre deux conjuguants compatibles se déroule en plusieurs étapes.
Les changements du micronoyau commencent par les étapes suivantes.
L’échange nucléaire et la formation du noyau zygotique se déroulent ainsi.
Après la séparation des conjuguants, les divisions nucléaires et cellulaires aboutissent à huit petites paramécies filles.
📌 Les animaux qui possèdent les deux types d’organes reproducteurs dans le même individu sont monoïques, comme le ver de terre, tandis que les animaux dioïques ont leurs sexes séparés entre individus, comme le cafard et les vertébrés.
Compléments
Les individus concernés ont subi environ 300 générations de reproduction asexuée et sont devenus sexuellement matures.
Les conjuguants sont de même taille, plus petits que les paramécies en reproduction asexuée, collants, dépourvus de vacuoles alimentaires et se déplacent lentement.
La conjugaison se déroule du matin jusqu’à l’après-midi, et non pendant la nuit.
Au cours de la conjugaison, le macronoyau de chaque conjuguant se fragmente et est absorbé dans le cytoplasme.
Après environ 12 à 48 heures, les conjuguants se séparent et sont alors appelés exconjuguants.
Chez les animaux dioïques, la reproduction peut être externe ou interne.
Méiose → échange des pronoyaux → formation du zygote → divisions → huit paramécies
★ À maîtriser
En poids sec, la membrane plasmique contient 49 % de lipides, 43 % de protéines et 8 % de glucides.
Dans la bicouche phospholipidique, les têtes hydrophiles sont orientées vers les milieux aqueux et les queues hydrophobes se font face au centre, formant une barrière aux molécules hydrosolubles.
Le cholestérol est un stérol amphiphile à 27 atomes de carbone qui ne peut pas former une membrane à lui seul et contribue à en stabiliser la fluidité selon la température.
📌 Les protéines membranaires sont intégrales, insérées dans la bicouche ou ancrées à un lipide, ou périphériques, attachées à la surface par interaction avec des lipides ou des protéines intégrales.
Compléments
En microscopie électronique à transmission, la membrane plasmique est une structure trilaminaire de 7,5 nm, formée de deux feuillets sombres de 2 nm entourant un feuillet clair de 3,5 nm.
Les lipides membranaires représentent 55 % de phospholipides, 25 % de cholestérol et 20 % de glycolipides, et ils sont amphiphiles.
Les glycérophospholipides comprennent notamment la phosphatidylcholine, la phosphatidyléthanolamine et la phosphatidylsérine, associées respectivement à la choline, à l’éthanolamine et à la sérine.
Les sphingolipides comprennent les céramides, les sphingophospholipides comme la sphingomyéline et les sphingoglycolipides comme les gangliosides et les cérébrosides.
Les sphingoglycolipides portent un ou plusieurs oses liés au C1 d’un céramide et ne contiennent pas de phosphate.
Les protéines transmembranaires traversent la bicouche grâce à des segments hydrophobes et peuvent former des hélices alpha ou des feuillets plissés bêta.
Les protéines transmembranaires comprennent :
Le glycocalyx se trouve toujours sur la surface extérieure des cellules et comprend des glycoprotéines, des protéoglycanes et des glycolipides.
Le glycocalyx représente 5 à 10 % des constituants membranaires et sa charge de surface est négative grâce à l’acide sialique.
Les chaînes oligosaccharidiques du glycocalyx participent à l’identification cellulaire et peuvent jouer un rôle antigénique, tandis que les molécules du CMH permettent la reconnaissance du soi.
En microscopie photonique, la membrane plasmique apparaît comme une zone dense séparant les milieux intracellulaire et extracellulaire.
Une bicouche lipidique avec ses têtes tournées vers l’eau et ses queues au centre
★ À maîtriser
La membrane plasmique est asymétrique : les chaînes glucidiques sont extracellulaires, le feuillet externe est surtout riche en sphingolipides et phosphatidylcholine, et le feuillet interne en phosphatidyléthanolamine et phosphatidylsérine.
La fluidité membranaire augmente avec l’insaturation et le raccourcissement des chaînes d’acides gras, tandis que la saturation et l’allongement des chaînes la diminuent.
Une baisse de température diminue globalement la fluidité membranaire, même si la cellule synthétise davantage d’acides gras insaturés en réponse.
📌 À température élevée, le cholestérol limite les mouvements des phospholipides, tandis qu’à basse température il empêche leur compaction et augmente la fluidité membranaire.
Compléments
Les ponts disulfures des protéines membranaires se situent du côté extracellulaire, car le cytosol est un milieu réducteur.
Les lipides membranaires peuvent effectuer trois mouvements :
Le flip-flop des lipides nécessite des flippases et de l’énergie sous forme d’ATP.
📌 Les protéines membranaires peuvent se déplacer comme les lipides, mais elles n’effectuent pas de flip-flop.
📌 En milieu aqueux, les lipides amphiphiles peuvent former des bicouches, des micelles ou des liposomes : les micelles sont sphériques avec les queues au centre, tandis que les liposomes sont des vésicules creuses à bicouche.
Les protéines diminuent la fluidité membranaire.
La diffusion latérale des protéines membranaires peut être mise en évidence par l’expérience de Frye et Edidin et par la technique FRAP.
Le froid ralentit les mouvements moléculaires → la fluidité diminue
★ À maîtriser
Compléments
Les microvillosités contiennent un axe de microfilaments d’actine associés notamment aux villines et aux fimbrines, et peuvent augmenter jusqu’à 30 fois le nombre de canaux, pompes et transporteurs par rapport à une surface lisse.
Les microvillosités groupées forment un plateau strié dans l’épithélium intestinal ou une bordure en brosse dans l’épithélium du tube contourné du rein.
Les mouvements ondulants ou vibrants des cils déplacent des liquides ou des particules à la surface cellulaire.
📌 Les stéréocils sont des extensions immobiles ressemblant à de longues microvillosités ; ils possèdent un cytosquelette d’actine et peuvent guider l’évacuation d’un produit de sécrétion.
Les invaginations de la membrane basale pénètrent dans le cytoplasme basal et se rencontrent notamment dans les cellules des tubes contournés du rein impliquées dans les échanges actifs.
Les jonctions intercellulaires assurent :
Microvillosités pour augmenter la surface ; cils pour déplacer des substances
★ À maîtriser
Les transports perméatifs traversent la membrane sans en changer la conformation, tandis que les transports vésiculaires impliquent un changement de conformation membranaire.
Le transport passif ne consomme pas d’énergie et suit le gradient de concentration, tandis que le transport actif nécessite de l’énergie pour déplacer des substances contre leur gradient.
La diffusion simple fait traverser directement la membrane lipidique à des molécules généralement petites et non polaires, tandis que la diffusion facilitée utilise des canaux ou des protéines porteuses sans consommer d’énergie.
Lors de l’osmose, l’eau diffuse à travers la membrane selon un gradient de concentration, du milieu le plus concentré vers le moins concentré, jusqu’à un éventuel équilibre des concentrations.
📌 Dans un symport, le soluté et l’ion cotransporté se déplacent dans le même sens, tandis que dans un antiport, ils se déplacent en sens opposés.
📌 La phagocytose fait entrer du matériel particulaire dans la cellule, tandis que la pinocytose fait entrer du matériel dissous et des fluides.
📌 L’endocytose fait entrer du matériel dans la cellule par invagination de la membrane et formation de vésicules, tandis que l’exocytose décharge du matériel à la surface cellulaire par des vésicules.
Compléments
La diffusion simple concerne notamment les gaz comme l’oxygène, le dioxyde de carbone et le NO, ainsi que l’éthanol et l’urée.
La diffusion facilitée utilise : des canaux ioniques spécifiques de Na⁺, K⁺, Ca²⁺ ou Cl⁻, des aquaporines pour l’eau, des perméases pour le glucose et les acides aminés
La pompe H⁺-ATPase fait entrer des ions H⁺ dans les lysosomes, ce qui provoque leur acidification.
Dans le symport Na⁺/glucose, l’entrée de Na⁺ selon son gradient fournit l’énergie nécessaire à l’entrée du glucose contre son gradient.
L’échangeur Na⁺/Ca²⁺ utilise le gradient de Na⁺ pour expulser le calcium de la cellule ; en général, 3 ions Na⁺ entrent pour 1 ion Ca²⁺ expulsé.
La micropinocytose concerne des vésicules d’environ 80 nanomètres de diamètre, tandis que la macropinocytose concerne des gouttelettes d’environ 1 micromètre de diamètre.
Les LDL apportent du cholestérol aux cellules par endocytose médiée par récepteur, puis le cholestérol est incorporé dans leurs membranes.
Passif : suit le gradient ; actif : le remonte grâce à une source d’énergie.
★ À maîtriser
Le nucléole est un organite nucléaire sans membrane, sphérique ou ovoïde, qui disparaît pendant la mitose et la méiose et constitue le site de biosynthèse de l’ARN ribosomal.
Dans le nucléole, l’ARN polymérase I transcrit les ARNr 18S, 5,8S et 28S à partir des régions organisatrices nucléolaires, puis les ARNr sont maturés et associés à des protéines pour former les sous-unités ribosomiques.
Le nucléoplasme est le lieu de transcription des ARNr 5S et des ARNt par l’ARN polymérase III.
Compléments
La forme du noyau varie selon le type cellulaire : elle est arrondie chez les neurones et les hépatocytes, ovoïde chez les cellules musculaires, les fibroblastes et les entérocytes, et polylobée chez les polynucléaires.
Le noyau est absent dans les hématies, les kératinocytes et les thrombocytes ; il est généralement unique, mais certaines cellules sont binucléées et les fibres musculaires striées sont plurinucléées.
Le noyau est central dans les lymphocytes, les fibroblastes et les cellules des glandes endocrines, basal dans les cellules exocrines et périphérique dans les cellules musculaires et les adipocytes.
L’enveloppe nucléaire est une dépendance du réticulum endoplasmique granulaire ; ses deux membranes sont séparées par un espace périnucléaire de 10 à 15 nm.
📌 La membrane externe de l’enveloppe nucléaire porte des ribosomes et est en continuité avec la lumière du réticulum endoplasmique, tandis que la membrane interne est associée à la lamina nucléaire.
Les organisateurs nucléolaires sont des boucles chromosomiques contenant les gènes des ARNr 47S, précurseurs des ARNr 18S, 5,8S et 28S ; ils se trouvent sur les chromosomes 13, 14, 15, 21 et 22, organisés par paires, soit 10 organisateurs nucléolaires.
La zone centrale fibrillaire du nucléole contient de l’ADN ribosomal et des protéines associées et constitue le lieu de transcription des ARN pré-ribosomiques 45S.
La zone périphérique granulaire du nucléole contient des particules ribosomiques en formation et participe à la maturation de l’ARNr 45S ainsi qu’à l’association des sous-unités ribosomiques.
Le nucléoplasme contient en moyenne 70 à 90 % d’eau, possède un pH proche de 7 et comprend le nucléole et la chromatine.
ADN ribosomal transcrit, ARNr maturés, sous-unités ribosomiques assemblées.
★ À maîtriser
L’euchromatine, ou chromatine diffuse, est décondensée, mesure 11 nm de diamètre, permet la transcription et représente environ 90 % de la chromatine totale.
L’hétérochromatine mesure 30 nm de diamètre, reste plus ou moins condensée durant le cycle cellulaire, ne permet pas la transcription et représente environ 10 % de la chromatine totale.
L’hétérochromatine constitutive correspond à des fragments d’ADN jamais transcrits, souvent répétitifs, présents notamment aux centromères et aux télomères.
L’acétylation des histones H2, H3 et H4 augmente la distension de l’ADN et favorise l’accès aux protéines de régulation, tandis que la phosphorylation de H1 et, dans une moindre mesure, de H3 augmente la compaction.
Dans l’euchromatine, les nucléosomes forment un « collier de perles », tandis que dans l’hétérochromatine ils s’associent par l’intermédiaire de H1 en une structure appelée solénoïde.
Compléments
L’hétérochromatine se trouve contre la lamina nucléaire et autour du nucléole, sous forme de mottes dispersées dans le nucléoplasme.
Dans l’espèce humaine, les cellules somatiques sont diploïdes et contiennent 46 chromosomes (2n), tandis que les cellules germinales, dont les gamètes, sont haploïdes et contiennent 23 chromosomes (n).
La chromatine est la forme sous laquelle se présente le matériel génétique pendant l’interphase et elle est constituée d’ADN associé à des protéines histones et non histones.
L’ADN est toujours associé aux histones par des liaisons électrostatiques, avec un degré de condensation variable.
Les queues des histones participent à plusieurs fonctions essentielles :
L’histone H1, dite histone de jonction, se lie à l’ADN de jonction entre deux nucléosomes, entre l’ADN entrant et l’ADN sortant de chaque nucléosome.
La fibre nucléosomique en « collier de perles » est formée de nucléosomes séparés par environ 70 paires de nucléotides, soit environ 200 paires de nucléotides entre deux nucléosomes en comptant l’ADN de liaison.
Dans la fibre de 30 nm, les nucléosomes successifs sont disposés en zigzag parce que l’ADN entrant et l’ADN sortant d’un nucléosome sont parallèles.
Les fibres compactes de 30 nm s’attachent à des régions spécifiques de l’ADN riches en AT, appelées MAR (matrix attachment region).
Un collier de perles se replie en zigzag puis s’ancre à la matrice
★ À maîtriser
Un chromosome métaphasique comprend deux chromatides sœurs, chacune correspondant à une molécule d’ADN, attachées ensemble par le centromère.
Les télomères sont des régions non codantes constituées de séquences d’ADN répétées et situées aux extrémités de chaque chromatide sœur.
📐 Formule - L’indice centrométrique est le rapport de la taille du bras court à la somme des tailles des bras court et long : .
Compléments
📌 Le bras court d’un chromosome est noté p et le bras long est noté q.
Les constrictions secondaires sont des régions spécialisées parfois associées aux nucléoles, qui participent à la synthèse des ARNr et à la formation des nucléoles.
Le satellite est une petite masse d’ADN attachée à certains chromosomes par une constriction secondaire et impliquée dans la synthèse des ARN ribosomiques par sa connexion aux NOR ainsi que dans l’organisation du noyau.
★ À maîtriser
La protéine en cours de synthèse traverse le translocon et entre dans la lumière du REG, où elle subit notamment une glycosylation et un repliement aidé par des protéines chaperonnes.
Dans le REG, la N-glycosylation relie la chaîne oligosaccharidique à l’azote de l’asparagine.
Le REG contrôle le repliement des protéines grâce à ses chaperonnes et retient les protéines mal repliées ou endommagées pour les envoyer vers le système de dégradation.
Compléments
Dans le REG, les chaînes sucrées des protéines sont élaguées par élimination ou ajustement de sucres afin de préparer les protéines à leur destination finale.
Les glycoprotéines quittent le REG dans des vésicules de transition qui se dirigent vers l’appareil de Golgi.
Reconnaissance par la SRP → translocon → maturation dans la lumière
★ À maîtriser
Les membranes du REL contiennent les enzymes nécessaires à la synthèse de phospholipides, de cholestérol et de ses dérivés, dont les œstrogènes, les progestérones et les hormones stéroïdes des glandes surrénales.
Dans les hépatocytes, les enzymes du REL, notamment les cytochromes P450, hydroxylent des substances hydrophobes toxiques ou des médicaments, les rendant plus solubles dans l’eau et facilitant leur élimination.
La Ca²⁺-ATPase de la membrane du REL pompe le calcium du cytoplasme vers la lumière du réticulum; lorsqu’un influx nerveux stimule une cellule musculaire, le calcium est libéré dans le cytosol et déclenche la contraction.
Compléments
Le REL est particulièrement développé dans les types cellulaires suivants : les hépatocytes pour la détoxification et la synthèse lipidique, les cellules musculaires pour le stockage du calcium, les glandes endocrines pour la production d’hormones stéroïdiennes
Chez l’homme et les autres vertébrés, la détoxification se déroule dans les organes suivants :
📌 Le REL prédomine dans les cellules hépatiques, tandis que le REG prédomine dans les cellules pancréatiques exocrines.
★ À maîtriser
📌 La face cis convexe du Golgi est en rapport avec le REG et produit des vésicules de transition d’environ 20 nm, tandis que la face trans concave est tournée vers la membrane plasmique et associée à des granules de sécrétion de 40 à 80 nm.
🔄 Le transit des protéines du REG vers la région trans du Golgi se déroule ainsi : les vésicules de transition bourgeonnent du REG, elles fusionnent avec les bords dilatés du saccule cis, les protéines progressent par maturation des citernes ou par des vésicules de transport jusqu’à la région trans
Dans le Golgi, l’O-glycosylation ajoute notamment du N-acétylgalactosamine, du galactose ou du fucose à l’oxygène du groupe hydroxyle de certains acides aminés, comme la sérine ou la thréonine.
📌 Les vésicules recouvertes de clathrine sont destinées aux lysosomes et à la sécrétion régulée, tandis que les vésicules recouvertes de coatomères transportent le matériel de la sécrétion constitutive.
Compléments
Un dictyosome compte en moyenne 5 à 8 citernes, mais peut en compter 30 ou davantage.
Les membranes de la face cis du Golgi contiennent 30 % de lipides et 70 % de protéines, tandis que celles de la face trans contiennent 40 % de lipides et 60 % de protéines et sont plus riches en protéines glycosylées.
Dans la région trans du Golgi, les vacuoles condensantes emballent et concentrent les protéines destinées à la sécrétion, puis donnent naissance à des granules de sécrétion qui les transportent vers des destinations spécifiques.
La sulfatation des glycoprotéines par les sulfotransférases se déroule dans les saccules trans de l’appareil de Golgi.
Dans l’appareil de Golgi, les phosphotransférases ajoutent un groupement phosphate à certaines protéines.
Une pile d’assiettes orientée du côté cis vers le côté trans
★ À maîtriser
Les endosomes précoces, proches de la membrane plasmique, assurent le tri initial et ont un pH d’environ 6 à 6,5 ; les endosomes tardifs, proches des lysosomes, préparent la dégradation et ont un pH d’environ 5 à 5,5.
La catalase des peroxysomes élimine le peroxyde d’hydrogène formé au niveau du site oxydant.
Compléments
Les molécules présentes dans les endosomes tardifs proviennent de vésicules issues de l’endocytose ou de l’appareil de Golgi.
La membrane trilamellaire du lysosome résiste à un pH bas d’environ 5.
Les hydrolases lysosomales clivent les molécules en composants simples qui sortent ensuite du lysosome.
Les peroxysomes ont un diamètre de 0,3 à 1,5 μm et peuvent contenir une matrice cristalline ou non contenant la catalase.
L’endosome trie, le lysosome digère, le peroxysome élimine le peroxyde d’hydrogène
★ À maîtriser
Les mitochondries, organites clos des cellules eucaryotes, sont généralement ellipsoïdales, mais peuvent aussi être sphériques ou filamenteuses, et contiennent leur propre génome.
Le nombre de mitochondries d’une cellule varie avec son activité métabolique et ses besoins énergétiques : il est d’environ 1 700 dans les cellules du foie, 3 000 dans l’ovule et 24 dans la pièce intermédiaire du spermatozoïde, où elles sont disposées en spirale.
La mitochondrie possède deux membranes séparées par un espace intermembranaire; la membrane interne forme des crêtes qui font saillie dans la matrice.
La membrane interne mitochondriale est quasiment imperméable aux ions et aux métabolites hydrosolubles; les cardiolipines représentent 18 à 20 % de ses lipides.
La membrane interne mitochondriale contient des perméases, des symports tels que le symport pyruvate/H⁺, des antiports tels que le transporteur ADP/ATP, les complexes I à IV de la chaîne respiratoire et l’ATP synthase, qui produit de l’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique.
La β-oxydation dans la matrice mitochondriale dégrade les acides gras et produit de l’acétyl-CoA ainsi que les coenzymes réduits FADH₂ et NADH,H⁺.
Compléments
Les mitochondries mesurent généralement 1 à 2 μm de longueur, peuvent atteindre 10 μm et ont un diamètre de 0,5 à 1 μm dans la plupart des cellules.
Les mitochondries sont uniformément réparties dans le cytoplasme des cellules hépatiques, présentes aux deux pôles des entérocytes et regroupées dans la région basale des cellules des tubes contournés du rein.
La membrane externe mitochondriale contient des porines qui laissent diffuser des ions et des métabolites hydrosolubles de masse inférieure à 5 kDa.
📌 La membrane externe mitochondriale contient 40 à 50 % de lipides et 50 à 60 % de protéines, tandis que la membrane interne contient 25 % de lipides et environ 75 % de protéines.
★ À maîtriser
La décarboxylation mitochondriale transforme le pyruvate issu de la glycolyse cytosolique en acétyl-CoA, libère du CO₂ et génère du NADH₂.
Le cycle de Krebs utilise l’acétyl-CoA pour produire du CO₂, du GTP et les coenzymes réduits FADH₂ et NADH₂, indispensables à la production d’énergie.
L’ADN mitochondrial est bicaténaire, circulaire, dépourvu d’histones et mesure environ 16 500 paires de bases chez l’Homme.
Les crêtes contiennent : l’ATP synthase, des protéines de la chaîne respiratoire de transfert d’électrons, des protéines de transport qui régulent le flux de métabolites entre la matrice et l’extérieur
Compléments
Chaque mitochondrie contient 5 à 10 copies d’ADN mitochondrial, dont la transcription produit 13 ARNm, 22 ARNt et 2 ARNr de types 12S et 16S.
La matrice mitochondriale est le lieu de réplication et de transcription de l’ADN mitochondrial ainsi que de traduction grâce aux ribosomes qu’elle contient.
Chez l’Homme, l’ADN mitochondrial code 13 protéines, soit environ 1 % des protéines mitochondriales, tandis que les autres sont codées par l’ADN nucléaire.
Le nombre de crêtes mitochondriales varie selon la demande en ATP.
📌 Les crêtes sont tubulaires dans les cellules stéroïdogènes et lamellaires, en feuillets, dans les cellules musculaires.
★ À maîtriser
La mitochondrie génère la majeure partie de l’énergie nécessaire à la cellule en synthétisant de l’ATP par phosphorylation oxydative, un processus aérobie.
Les stimuli déclenchant la libération de signaux mitochondriaux comprennent :
Compléments
Dans la mitochondrie, le cytochrome C participe à la respiration cellulaire aérobie, tandis que libéré dans le cytosol, il contribue au déclenchement de l’apoptose.
Après l’apoptose, des corps apoptotiques contenant des éléments cytoplasmiques et nucléaires sont libérés puis phagocytés par les cellules voisines.
La mitochondrie participe à la synthèse de :
La mitochondrie régule la concentration cytosolique en Ca²⁺ en capturant le calcium, en le stockant dans la matrice puis en le libérant dans le cytosol par des canaux ioniques de la membrane interne, le PTP et des échangeurs Na⁺/Ca²⁺.
La superoxyde dismutase transforme les ions superoxyde O₂⁻, potentiellement toxiques pour la cellule, en peroxyde d’hydrogène H₂O₂.
★ À maîtriser
Les mitochondries peuvent se diviser ou fusionner indépendamment des divisions de la cellule hôte, sous le contrôle de protéines G monomériques.
La fission mitochondriale, ou scissiparité, sépare une mitochondrie en deux grâce aux dynamines, contribue à créer de nouvelles mitochondries selon les besoins énergétiques et aide à réparer les mitochondries endommagées.
La fusion mitochondriale unit deux mitochondries pour partager leur contenu et aider à réparer les mitochondries endommagées, un processus facilité par les mitofusines.
Compléments
Pour une cellule donnée, le nombre et le volume relatif des mitochondries restent constants, mais leur nombre augmente en cas de besoin énergétique ou de détoxification.
Le taux de renouvellement des mitochondries est de 10 à 15 % par jour et leur durée de vie est de 10 jours.
Dynamines séparent, mitofusines réunissent
★ À maîtriser
La sévérité des maladies mitochondriales dépend du pourcentage d’ADN muté : plus ce pourcentage est élevé, plus la pathologie est sévère, et des symptômes peuvent être absents si la majorité des mitochondries sont saines.
Les maladies dues aux mutations de l’ADN mitochondrial sont rares, avec une fréquence de 1/10 000, touchent les deux sexes et se transmettent exclusivement par voie maternelle, car les mitochondries paternelles sont éliminées après la fécondation.
Les mutations de l’ADN nucléaire sont plus fréquentes et touchent un gène nucléaire codant une protéine mitochondriale ; environ 1 500 protéines codées par le génome nucléaire ont une fonction mitochondriale.
Les analogues nucléosidiques inhibiteurs de la reverse transcriptase virale, tels que l’AZT utilisé contre le SIDA, inhibent l’ADN polymérase gamma mitochondriale, diminuent l’ADN mitochondrial et provoquent l’apparition de mutations.
Un fragment de microtubule se forme par l’association latérale de 13 protofilaments, puis le feuillet se replie pour former une structure rigide.
Le microtubule s’allonge par ajout progressif de dimères à son extrémité (+), où la polymérisation est plus rapide, tandis que la dépolymérisation est plus rapide à l’extrémité (–).
Le GTP fixé à la tubuline stabilise les polymères ; après son hydrolyse en GDP, la tubuline devient instable, ce qui favorise la dépolymérisation.
Compléments
Les pathologies mitochondriales se manifestent surtout dans les cellules consommant beaucoup d’O₂ et ne se divisant pas, notamment les neurones, les cellules musculaires et les cellules hépatiques.
Les mutations de l’ADN mitochondrial peuvent affecter les ARNt, perturbant la synthèse protéique globale, ou les ARNm, altérant un complexe spécifique de la chaîne respiratoire.
Les mutations de l’ADN mitochondrial peuvent toucher plusieurs organes à la fois, notamment le cerveau, les muscles et le foie, et leur sévérité varie selon l’hétéroplasmie, le type de mutation et l’âge du patient.
Une mutation nucléaire peut entraîner une délétion ou une déplétion de l’ADN mitochondrial si le gène muté code une enzyme importante pour la synthèse ou la réparation de cet ADN.
Les mutations de l’ADN nucléaire ont une transmission mendélienne, touchent toutes les mitochondries et affectent surtout les organes à forts besoins énergétiques, notamment le cerveau, les muscles et le cœur.
La toxicité des analogues nucléosidiques antirétroviraux peut atteindre le foie, les nerfs, les muscles et le pancréas, où elle peut provoquer un diabète.
Les dimères de tubuline-GDP sont recyclés par échange du GDP contre du GTP afin de participer à une nouvelle polymérisation.
Mutation mitochondriale : transmission maternelle ; mutation nucléaire : transmission mendélienne
★ À maîtriser
📌 Les microtubules labiles ou non stables sont libres dans le cytoplasme et comprennent les microtubules astraux et ceux du fuseau mitotique.
Compléments
Le centrosome, situé près du noyau et de l’appareil de Golgi, comporte une paire de centrioles entourée du centre organisateur de microtubules (MTOC).
Lors de la division cellulaire, les deux centrosomes migrent vers les pôles opposés de la cellule et forment le fuseau mitotique.
Libres et labiles dans le cytoplasme ; organisés et stables dans les structures cellulaires
★ À maîtriser
Les protéines associées aux microtubules (MAP) stabilisent les microtubules, tandis que les catastrophines, comme la kinésine 13, favorisent leur dépolymérisation.
Les protéines +TIP se fixent à l’extrémité (+), contrôlent la croissance ou la dépolymérisation des microtubules et permettent leur ancrage à des structures comme le kinétochore, essentiel à la ségrégation des chromosomes.
Les microtubules assurent le transport intracellulaire des vésicules, des organites et des virus : la kinésine les déplace vers la membrane et la dynéine vers le noyau.
Les microtubules forment le fuseau mitotique, qui permet la séparation des chromosomes pendant la mitose.
Compléments
Tau, MAP2 et la plectine assurent la réticulation des microtubules.
Les microtubules participent à l’organisation et au soutien des organites, notamment au positionnement des mitochondries dans les zones à forte demande énergétique.
Les microtubules structurent les cils et les flagelles, dont l’axonème assure le battement.
Formes de chromatine
| Forme | Compaction | Transcription | Proportion |
|---|---|---|---|
| Euchromatine | Décondensée, 11 nm | Permise | 10 % |
| Hétérochromatine | Plus condensée, 30 nm | Non permise | 90 % |
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