Biologie cellulaire : membrane, transports et cycle cellulaire : fiche de révision
Bicouche, transports passifs et actifs, cytosquelette, phases du cycle et points de contrôle, apoptose : la fiche QCM de biologie cellulaire du PASS.
1La membrane plasmique et ses transports
La membrane est une bicouche de phospholipides amphiphiles (tête polaire hydrophile vers l'eau, queues hydrophobes au centre), parsemée de cholestérol (module la fluidité : la rigidifie à haute température, l'assouplit à basse température) et de protéines intégrales ou périphériques : modèle de la mosaïque fluide (Singer et Nicolson, 1972). L'asymétrie est fonctionnelle : phosphatidylsérine sur le feuillet interne (son exposition externe signale l'apoptose), glycocalyx sur le feuillet externe.
Transports passifs (sans ATP, selon le gradient) : diffusion simple (petites molécules apolaires : O₂, CO₂, urée), diffusion facilitée par canaux (ions, sélectifs, parfois voltage- ou ligand-dépendants) ou par transporteurs (GLUT pour le glucose ; cinétique saturable). Osmose : mouvement d'eau vers le compartiment hypertonique ; le globule rouge gonfle et éclate en milieu hypotonique, se crénèle en milieu hypertonique. Transports actifs (contre le gradient, avec énergie) : primaires, pompe Na⁺/K⁺ ATPase (3 Na⁺ sortent, 2 K⁺ entrent, électrogène) ; secondaires, symport Na⁺/glucose (SGLT) et antiport Na⁺/Ca²⁺ utilisant le gradient de sodium. Endocytose (phagocytose, pinocytose, endocytose par récepteur : LDL, clathrine) et exocytose pour les macromolécules.
2Cytosquelette et organites
Trois réseaux de filaments : les microfilaments d'actine (7 nm, polarité, motilité, microvillosités, anneau contractile de la cytodiérèse), les filaments intermédiaires (10 nm, résistance mécanique : kératines, vimentine, lamines nucléaires, neurofilaments) et les microtubules (25 nm, tubuline α/β, centrosome, fuseau mitotique, cils et flagelles en 9+2, transport par kinésine vers l'extrémité + et dynéine vers l'extrémité −). Les poisons de QCM : colchicine et vinblastine dépolymérisent les microtubules, le taxol les stabilise ; la cytochalasine bloque l'actine.
Organites à distinguer : réticulum endoplasmique rugueux (ribosomes, synthèse des protéines sécrétées et membranaires), réticulum lisse (lipides, détoxification, stockage du Ca²⁺ dans le muscle), appareil de Golgi (maturation, tri, glycosylation ; face cis reçoit, face trans expédie), lysosomes (hydrolases acides, pH ~5, mannose-6-phosphate comme signal d'adressage), peroxysomes (catalase, H₂O₂), mitochondries (double membrane, ADN propre d'origine maternelle, crêtes, ATP). Le noyau : enveloppe à deux membranes percée de pores, chromatine, nucléole (synthèse des ARNr).
3Cycle cellulaire, mitose et apoptose
Le cycle comprend l'interphase : G1 (croissance, point de restriction), S (réplication de l'ADN : la quantité passe de 2n à 4n en ADN, les chromosomes deviennent bichromatidiens), G2 (préparation) ; puis la mitose (M) et la cytodiérèse. G0 est la sortie du cycle (neurones, cellules différenciées). Les transitions sont contrôlées par des complexes cycline/kinase dépendante des cyclines (CDK) : cycline D-CDK4/6 en G1, cycline E-CDK2 à la transition G1/S, cycline A-CDK2 en S, cycline B-CDK1 (facteur MPF) à l'entrée en mitose. Points de contrôle : G1/S (lésions de l'ADN → p53 → p21 → arrêt), G2/M (réplication complète ?), métaphase/anaphase (attachement des kinétochores au fuseau).
Phases de la mitose : prophase (condensation, disparition du nucléole), prométaphase (rupture de l'enveloppe nucléaire), métaphase (plaque équatoriale), anaphase (séparation des chromatides : chaque pôle reçoit 2n chromosomes monochromatidiens), télophase (reformation des noyaux). L'apoptose (mort programmée, sans inflammation) passe par les caspases : voie intrinsèque mitochondriale (Bax/Bak libèrent le cytochrome c, Bcl-2 anti-apoptotique) ou voie extrinsèque (récepteurs de mort Fas/TNF). Elle s'oppose à la nécrose (accidentelle, inflammatoire). p53, « gardien du génome », est muté dans plus de la moitié des cancers.
4Pièges de QCM et méthode
Les pièges qui reviennent : « la pompe Na⁺/K⁺ fait entrer 3 Na⁺ » (faux : 3 Na⁺ sortent, 2 K⁺ entrent) ; « la diffusion facilitée consomme de l'ATP » (faux) ; « en phase S, le nombre de chromosomes double » (faux : c'est la quantité d'ADN qui double, le nombre de chromosomes reste 2n) ; « le cholestérol fluidifie toujours la membrane » (faux : effet tampon selon la température) ; « la nécrose est programmée » (faux : c'est l'apoptose) ; « les microtubules mesurent 7 nm » (faux : 25 nm ; 7 nm = actine). Les items « toujours », « jamais », « uniquement » sont statistiquement le plus souvent faux, mais pas systématiquement, ne pas en faire une règle.
Méthode PASS : cette UE est du par cœur structuré. Transformer chaque schéma en flashcard (structure → fonction → poison ou pathologie associée), refaire les annales du tutorat en conditions (temps limité, sans document), et tenir un cahier d'erreurs : chaque item raté devient une carte révisée en répétition espacée jusqu'à l'examen.
Définitions à connaître par cœur
Quiz : teste-toi sur biologie cellulaire : membrane, transports et cycle cellulaire
9 questions corrigées. Réponds avant d'ouvrir la correction !
1. La pompe Na⁺/K⁺ ATPase, à chaque cycle…
- A.fait entrer 3 Na⁺ et sortir 2 K⁺
- B.fait sortir 3 Na⁺ et entrer 2 K⁺
- C.échange 1 Na⁺ contre 1 K⁺
- D.ne consomme pas d'ATP
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Réponse : B. fait sortir 3 Na⁺ et entrer 2 K⁺
3 Na⁺ sortent, 2 K⁺ entrent, une ATP hydrolysée : la pompe est électrogène (sortie nette d'une charge positive).
2. Un globule rouge placé en milieu hypotonique…
- A.se crénèle
- B.reste inchangé
- C.gonfle jusqu'à l'hémolyse
- D.perd son hémoglobine sans changer de volume
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Réponse : C. gonfle jusqu'à l'hémolyse
L'eau entre par osmose vers le cytoplasme plus concentré : turgescence puis hémolyse.
3. En fin de phase S, une cellule humaine possède…
- A.92 chromosomes monochromatidiens
- B.46 chromosomes bichromatidiens
- C.23 chromosomes bichromatidiens
- D.46 chromosomes monochromatidiens
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Réponse : B. 46 chromosomes bichromatidiens
La réplication double l'ADN (4n en quantité) mais pas le nombre de chromosomes : 46 chromosomes à deux chromatides.
4. Quelle molécule stabilise les microtubules ?
- A.Colchicine
- B.Vinblastine
- C.Taxol
- D.Cytochalasine
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Réponse : C. Taxol
Le taxol stabilise ; colchicine et vinblastine dépolymérisent les microtubules ; la cytochalasine agit sur l'actine.
5. Le complexe qui déclenche l'entrée en mitose est…
- A.cycline D-CDK4
- B.cycline E-CDK2
- C.cycline B-CDK1
- D.cycline A-CDK2
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Réponse : C. cycline B-CDK1
Cycline B-CDK1 = MPF ; cycline D-CDK4/6 agit en G1, cycline E-CDK2 à la transition G1/S.
6. Le signal d'adressage des enzymes vers le lysosome est…
- A.le mannose-6-phosphate
- B.la séquence KDEL
- C.la phosphatidylsérine
- D.l'ubiquitine
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Réponse : A. le mannose-6-phosphate
Le mannose-6-phosphate ajouté dans le Golgi dirige les hydrolases vers le lysosome ; KDEL retient dans le réticulum.
7. L'exposition de la phosphatidylsérine sur le feuillet externe signale…
- A.la mitose
- B.l'apoptose
- C.l'endocytose
- D.la nécrose
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Réponse : B. l'apoptose
Le retournement de la phosphatidylsérine est un signal « mange-moi » reconnu par les macrophages lors de l'apoptose.
8. Bcl-2 est une protéine…
- A.pro-apoptotique
- B.anti-apoptotique
- C.de réplication
- D.du fuseau mitotique
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Réponse : B. anti-apoptotique
Bcl-2 empêche la libération du cytochrome c ; Bax et Bak sont pro-apoptotiques.
9. Une cellule en G0 est…
- A.en cours de réplication
- B.sortie du cycle cellulaire (quiescente ou différenciée)
- C.en métaphase
- D.en apoptose
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Réponse : B. sortie du cycle cellulaire (quiescente ou différenciée)
G0 est un état hors cycle, réversible ou non (neurones, cellules musculaires différenciées).
Questions fréquentes
Quelle différence entre diffusion facilitée et transport actif ?
Les deux passent par des protéines, mais la diffusion facilitée suit le gradient sans énergie (canaux, transporteurs GLUT), alors que le transport actif va contre le gradient en consommant de l'ATP directement (pompe Na⁺/K⁺) ou indirectement via le gradient de sodium (SGLT).
Comment mémoriser les phases du cycle cellulaire ?
G1 (grandir), S (synthèse d'ADN), G2 (vérifier), M (mitose), et retenir que l'ADN double en S mais que le nombre de chromosomes ne change qu'à l'anaphase (séparation des chromatides). Les cyclines suivent l'ordre alphabétique D, E, A, B au fil du cycle.
Quelle différence entre apoptose et nécrose ?
L'apoptose est programmée, active (caspases, ATP), sans inflammation, avec fragmentation ordonnée en corps apoptotiques ; la nécrose est accidentelle (ischémie, toxique), avec gonflement, rupture membranaire et inflammation.
Comment réviser la biologie cellulaire en PASS ?
Flashcards structure → fonction → poison/pathologie, annales de QCM en temps limité, et cahier d'erreurs en répétition espacée. Transformer ses cours en QCM permet de s'entraîner sur des items au format concours dès le début du semestre.