★ À maîtriser
📌 Les cellules procaryotes mesurent 0,3 à 2 µm, ne possèdent ni noyau ni organites membranaires et réalisent la réplication et la transcription dans le cytoplasme, tandis que les cellules eucaryotes mesurent 10 à 100 µm, possèdent un noyau et des organites et réalisent ces processus dans le noyau.
Compléments
Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau
★ À maîtriser
📌 Les cellules circulantes sont généralement cultivées en suspension, tandis que les cellules organisées en tissu adhèrent au support de culture.
🔄 Le western blot comprend: la séparation des protéines par électrophorèse, le transfert sur une membrane de nitrocellulose, le blocage des sites libres, l’incubation avec des anticorps spécifiques, la révélation par chimioluminescence
🔄 Le fractionnement cellulaire repose sur:
Compléments
Culturer, marquer, séparer, mesurer
★ À maîtriser
📌 Une manipulation génétique peut diminuer ou supprimer l’expression d’un gène par knock-out, ou l’augmenter par knock-in ou surexpression.
Dans le système Cre/Lox, la recombinase Cre excise le gène situé entre deux séquences loxP.
Le système CRISPR-Cas9 utilise un ARN guide complémentaire d’une séquence ciblée et une nucléase Cas9 qui coupe l’ADN trois nucléotides avant une séquence PAM de type NGG ou NGA.
Compléments
ARN guide + Cas9 → coupure ciblée de l’ADN
★ À maîtriser
Les membranes biologiques contiennent: des phospholipides, des glycolipides, du cholestérol, des protéines membranaires, des glucides portés par des glycoprotéines ou des glycolipides
Les phospholipides amphiphiles s’auto-assemblent en bicouche dans l’eau, avec leurs parties hydrophobes agrégées à l’abri de l’eau et leurs parties hydrophiles exposées au milieu aqueux.
📌 L’augmentation du cholestérol rend la membrane moins fluide et moins perméable, tandis que les acides gras insaturés augmentent sa fluidité.
📌 La membrane plasmique est asymétrique, car la phosphatidylcholine et les sphingolipides sont majoritairement extracellulaires, tandis que la phosphatidylsérine et la phosphatidyléthanolamine sont majoritairement intracellulaires.
Compléments
Une bicouche amphiphile portant protéines et sucres vers l’extérieur
★ À maîtriser
Les phospholipides réalisent une rotation sur place, une diffusion latérale rapide et un flip-flop rare entre les deux feuillets.
Le flip-flop de la phosphatidylsérine, provoqué par l’inhibition de la flippase et l’activation de la scramblase, constitue le premier signe de l’apoptose.
Compléments
📌 La scramblase bascule les phospholipides chargés négativement dans les deux directions et dépend de la concentration intracellulaire en Ca2+, tandis que la flippase et la floppase assurent des transports orientés dépendants respectivement de l’ATP et de la superfamille ABC.
Bicouche asymétrique, mais membrane fluide
📌 Le transport passif suit le gradient électrochimique sans apport d’énergie, tandis que le transport actif s’effectue contre ce gradient et nécessite de l’énergie.
📌 Les canaux protéiques assurent un transport toujours passif et non saturable, tandis que les transporteurs changent de conformation et peuvent assurer un transport passif saturable ou un transport actif.
Le transporteur passif du glucose fixe le glucose, change de conformation pour l’exposer alternativement au cytosol ou au milieu extracellulaire, puis le transporte selon son gradient de concentration.
La Na+/K+ ATPase fixe trois Na+, est phosphorylée, libère les trois Na+, fixe deux K+, puis est déphosphorylée et libère les deux K+ dans le cytosol.
Passif selon le gradient, actif contre le gradient
La signalisation autocrine agit sur la cellule qui sécrète le messager, tandis que la signalisation paracrine agit sur des cellules voisines.
La signalisation synaptique libère un neurotransmetteur dans une fente synaptique avec une action rapide, tandis que la signalisation endocrine libère une hormone dans le sang vers des cellules éloignées avec une action plus lente.
Les médiateurs hydrophiles ne traversent pas la bicouche lipidique et agissent via des récepteurs membranaires, tandis que les médiateurs hydrophobes la traversent et agissent via des récepteurs intracellulaires ou nucléaires.
Les agonistes se fixent à un récepteur et induisent une réponse analogue à celle du ligand naturel, tandis que les antagonistes occupent le récepteur sans déclencher de réponse et empêchent le ligand naturel d’agir.
Autocrine, paracrine, synaptique, endocrine : de soi à distance
Les principaux seconds messagers sont:
Une protéine G est activée par l’échange du GDP contre du GTP et inactivée par l’hydrolyse du GTP en GDP.
🔄 La cascade d’activation d’un récepteur couplé à une protéine G comprend:
Les quatre grandes familles de récepteurs sont:
Ligand → récepteur → cascade → réponse cellulaire
★ À maîtriser
📌 Les protéines G sont actives lorsqu’elles sont liées au GTP et inactives lorsqu’elles sont liées au GDP.
🔄 L’activation d’une protéine G suit cette cascade:
La protéine G hétérotrimérique comprend trois sous-unités protéiques : α, β et γ, les sous-unités β et γ formant un dimère.
📌 Les effecteurs des protéines G sont soit des canaux ioniques, qui modifient rapidement le potentiel membranaire, soit des enzymes membranaires, qui produisent des seconds messagers.
Les principales spécificités des protéines G sont:
La phospholipase C activée par Gq clive le PIP2 en IP3 et DAG ; l’IP3 libère du Ca2+ depuis le réticulum endoplasmique, tandis que le DAG et le Ca2+ activent la protéine kinase C.
L’adénylate cyclase transforme l’ATP en AMP cyclique, qui active la protéine kinase A et permet la phosphorylation de protéines cibles.
Compléments
Dans le muscle cardiaque, l’acétylcholine active le récepteur muscarinique M2 et la protéine Go, dont le complexe β-γ ouvre les canaux K+ ; la sortie de K+ hyperpolarise la cellule et diminue la fréquence cardiaque.
Dans le choléra, la toxine bloque l’hydrolyse de la sous-unité αs, maintenant l’adénylate cyclase et l’AMPc à un niveau élevé, ce qui provoque un déséquilibre ionique, une diarrhée et une déshydratation.
Dans les bâtonnets, la lumière transforme le cis-rétinal en trans-rétinal, active la transducine et la phosphodiestérase, diminue le GMPc, ferme les canaux Na+ et provoque une hyperpolarisation en environ 20 ms.
Ligand → récepteur → protéine G → effecteur → second messager
★ À maîtriser
📌 Une kinase active une protéine par phosphorylation en utilisant l’ATP, tandis qu’une phosphatase l’inactive par déphosphorylation.
Après la liaison du ligand, deux récepteurs forment un dimère, s’autophosphorylent, activent successivement des kinases cytoplasmiques et modifient l’activité de protéines régulatrices des gènes.
Dans la voie de l’EGF, le récepteur dimérisé phosphoryle des tyrosines, recrute Grb2 et Sos, active Ras par échange GDP-GTP, puis déclenche la cascade Raf-Mek-MAP-kinases.
📌 La régulation négative par dégradation des récepteurs est irréversible, tandis que la désensibilisation par inhibition du récepteur ou de la protéine G est réversible.
Compléments
📌 Dans certains cancers, une mutation de Ras peut maintenir Ras hyperactive en absence d’EGF et provoquer une prolifération incontrôlée ; les traitements peuvent bloquer le ligand, le récepteur, les tyrosine-kinases, l’ancrage membranaire de Ras ou stimuler son activité GTPasique.
Kinase ajoute un phosphate, phosphatase le retire
★ À maîtriser
La mitochondrie est un organite à deux membranes mesurant environ 0,5 à 1 μm de largeur et 1 à 10 μm de longueur, dont la masse peut atteindre 25 % dans un fibroblaste, dépasser 30 % dans un cardiomyocyte et dépasser 50 % dans un neurone.
La mitochondrie assure notamment la production et le stockage énergétique, l’homéostasie calcique, la synthèse de l’hème et de phospholipides, l’initiation de la mort cellulaire, l’immunité innée et l’autophagie.
📌 La fusion augmente la masse mitochondriale, tandis que la fission augmente le nombre de mitochondries et la mitophagie élimine les mitochondries endommagées.
Le génome mitochondrial est un ADN double brin circulaire de 16,6 kb codant 2 ARNr, 22 ARNt et 13 protéines de la chaîne de phosphorylation oxydative, avec un héritage uniquement maternel.
La phosphorylation oxydative utilise le flux d’électrons de la chaîne respiratoire pour créer un gradient de protons, dont l’énergie est convertie en ATP par l’ATP synthase.
Compléments
La mitochondrie provient d’une endosymbiose survenue il y a environ 1,5 milliard d’années entre des archéobactéries aérobies et des cellules primitives eucaryotes.
Les protéines mitochondriales importées possèdent souvent une séquence signal N-terminale, sont maintenues dépliées par des chaperonnes, puis traversent les translocateurs TOM et TIM avant d’être maturées par les peptidases mitochondriales.
Une mitochondrie à double membrane, avec une chaîne respiratoire sur la membrane interne
★ À maîtriser
📌 L’apoptose provoque une condensation de la chromatine, la formation de corps apoptotiques et leur phagocytose, tandis que la nécrose provoque un gonflement cellulaire, une rupture membranaire et une inflammation.
🔄 Le déroulement morphologique de l’apoptose comprend:
Au cours de l’apoptose, l’ADN est clivé en fragments de 180 à 200 paires de bases par la nucléase CAD activée après libération de son inhibiteur ICAD par la caspase 3.
📌 La voie extrinsèque de l’apoptose est déclenchée par des signaux extracellulaires via des récepteurs membranaires et la caspase 8, tandis que la voie intrinsèque est déclenchée par des signaux intracellulaires et la caspase 9.
📌 Les protéines BCL favorisent la survie cellulaire, tandis que les protéines BAX favorisent l’apoptose en modulant la libération du cytochrome c mitochondrial.
Compléments
Le trafic vésiculaire comprend l’assemblage du manteau, le bourgeonnement, le détachement, le désassemblage du manteau, le transport, l’arrimage et la fusion avec le compartiment receveur.
Les vésicules COPI transportent principalement du Golgi vers le réticulum endoplasmique et entre compartiments golgiens, les vésicules COPII du réticulum endoplasmique vers le Golgi, et les vésicules à clathrine depuis le Golgi ou la membrane plasmique.
Signal de mort → caspases → fragmentation cellulaire
★ À maîtriser
Compléments
📌 Le complexe NSF, une ATPase, dissocie les complexes trans-SNARE après la fusion afin de permettre le recyclage des SNARE, tandis que le NEM bloque la fusion en inhibant l’activité ATPase de NSF.
Rab active → arrimage, SNARE associé → fusion
La SRP reconnaît le signal d’adressage au RE, s’y fixe avec le ribosome, se lie au récepteur SRP, puis dirige le ribosome vers le translocateur Sec61 qui s’ouvre pour permettre la synthèse de la protéine dans ou à travers la membrane du RE.
Dans le RE, les protéines sont notamment soumises à:
📌 La N-glycosylation fixe un oligosaccharide sur l’azote de l’asparagine appartenant à une séquence consensus NXS ou NXT, puis des glycosidases élaguent l’oligosaccharide dans la lumière du RE.
📌 Les protéines mal repliées, mal glycosylées ou mal configurées sont rétrotransloquées vers le cytosol, ubiquitinylées puis dégradées par le protéasome.
RE → ERGIC → Golgi → lysosome ou membrane
★ À maîtriser
📌 La pinocytose internalise des liquides et des macromolécules, tandis que la phagocytose ingère de grosses particules telles que des microorganismes ou des cellules mortes.
La macropinocytose est déclenchée par un signal, active l’actine, forme des protubérances membranaires appelées ruffles, puis ferme une vacuole qui s’acidifie et fusionne avec des compartiments endosomaux tardifs.
🔄 L’endocytose dépendante de la clathrine comprend: l’assemblage du manteau, le bourgeonnement, la formation de la vésicule, la libération de la vésicule par la dynamine, le désassemblage du manteau par HSP70 et l’ATP
📌 L’ubiquitination de la partie cytosolique de certains récepteurs constitue un signal d’endocytose et de ciblage vers la voie endolysosomale, tandis que la machinerie ESCRT les regroupe dans des vésicules intraluminales des corps multivésiculaires.
Compléments
Pinocytose internalise des liquides, phagocytose engloutit de grosses particules
★ À maîtriser
📌 L’exocytose constitutive est permanente et renouvelle la membrane plasmique ainsi que la matrice extracellulaire, tandis que l’exocytose régulée nécessite un signal spécifique et une augmentation transitoire du calcium cytosolique.
📌 Dans le neurone, le transport antérograde vers la terminaison axonale utilise la kinésine, tandis que le transport rétrograde vers le corps cellulaire utilise la dynéine.
Compléments
Voie constitutive permanente, voie régulée déclenchée par un signal
★ À maîtriser
📌 L’exocytose constitutive est continue, tandis que l’exocytose régulée nécessite un signal extérieur spécifique et une augmentation transitoire du Ca2+ libre cytosolique.
Lors de la maturation d’une vésicule sécrétoire, le contenu est concentré et les précurseurs sont clivés par des enzymes de maturation dans le réseau trans-golgien.
🔄 La libération du neurotransmetteur suit:
Compléments
Les complexes trans-SNARE comprennent quatre hélices alpha, dont trois provenant des t-SNARE SNAP25 et syntaxine et une provenant de la v-SNARE synaptobrévine.
Le cycle endocyto-exocytaire maintient la surface de la membrane plasmique, avec un renouvellement d’environ 1 % de la membrane par minute, des puits occupant environ 3 % de sa surface et la formation d’environ 2500 vésicules par minute.
Signal → Ca2+ cytosolique → fusion vésiculaire → sécrétion
📌 Les jonctions serrées forment une barrière paracellulaire au pôle apical des cellules épithéliales, les jonctions d’ancrage transmettent les forces mécaniques, et les jonctions gap permettent une communication directe entre cellules.
Le passage paracellulaire concerne notamment:
Les principaux constituants sont:
📌 La reconnaissance de la matrice par une intégrine dépend notamment du motif RGD, de sa conformation activée et de la concentration locale en cations divalents comme Ca2+ et Mg2+.
Les trois polymères ont pour diamètre:
Les kinésines et les dynéines sont des ATPases motrices qui transportent les vésicules et les organites le long des microtubules.
🔄 L’importation active comprend: la reconnaissance de la séquence de localisation par l’importine α, l’association avec l’importine β, le passage dans le pore nucléaire, la dissociation du complexe par Ran-GTP
📌 L’euchromatine est peu condensée, généralement accessible et associée à l’expression des gènes, tandis que l’hétérochromatine est condensée et associée à une transcription réduite.
Jonctions serrées : barrière ; jonctions gap : communication
| Caractéristique | Procaryotes | Eucaryotes |
|---|---|---|
| Taille | 0,3 à 2 µm | 10 à 100 µm |
| Noyau | Absent | Présent |
| Compartimentation | Un seul compartiment | Cytoplasme et organites |
| Réplication et transcription | Dans le cytoplasme | Dans le noyau |
| Technique | Principe | Résultat |
|---|---|---|
| Immunomarquage | Anticorps marqués sur une coupe | Localisation d’une protéine |
| Western blot | Électrophorèse puis anticorps | Détection selon le poids moléculaire |
| Fractionnement | Lyse et centrifugations | Séparation des organites |
| Cytométrie en flux | Analyse laser de cellules en flux | Classement ou tri cellulaire |
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Qu'est-ce qu'une cellule ?
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Quelle est la composition principale de la cellule en eau ?
La cellule est composée de 70 % d'eau.
Quelle taille ont les cellules procaryotes ?
Elles mesurent de 0,3 à 2 µm.
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