Anatomie et physiologie de la cellule

1. Structure de la cellule

• 2 types de cellules :
  • Eucaryote : avec noyau
  • Procaryote : sans noyau

• Structure de la cellule eucaryote :
  • Membrane plasmique
  • Noyau
  • Cytoplasme
    • Hyaloplasme :
      • Cytosol
      • Cystosquelette
    • Organites cytoplasmiques :
      • Mitochondries
      • Réticulum endoplasmique
      • Appareil de Golgi
      • Ribosomes
      • Lysosomes
      • Peroxysomes

• Structure de la cellule procaryote :
  • Membrane plasmique
  • Cytoplasme
    • Cytosol
    • Organites cytoplasmiques :
      • Ribosomes

2. Membrane plasmique

2.1 Anatomie

• La membrane plasmique est une paroi qui entroure la cellule et sépare son contenu (intracellulaire) du mileu extérieur (extracellulaire)

• La membrane plasmique possède plusieurs composants :
  • Lipides : double couche de lipides qui constitue la membrane plasmique
    • Phospholipides
    • Cholestérol
    • Glycolipides
  • Glucides :
    • Résidus glucidiques : dans la double couche de lipides, sans contact avec le cytoplasme
    • Glycocalix : couche de polysaccharides sur la surface externe de la cellule
  • Protéines :
    • Protéines : dans ou à la surface la double couche de lipides

• La membrane plasmique comporte différents éléments spécialisés :
  • Microvillosités : expansions extérieures cylindriques qui, en augmentant la surface de la membrane, accroissent les capacités d'échanges entre la cellule et le milieu extérieur
  • Jonctions :
    • Jonctions serrées : imperméables pour empêcher l'infiltration de molécules
    • Jonctions ouvertes : permet le passage de substances chimiques entre les cellules
    • Jonctions d'ancrage (desmosome) : permet de lier les cellules entre elles

2.2 Fonctions

• Transport :
  • Transports passifs : sans dépense d'énergie
    • Diffusion simple : transfert de solutés (molécules) de faibles poids moléculaire selon un gradient de concentration entre deux compartiments : du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré
    • Diffusion facilitée : transfert de solutés (molécules) qui se fixent à des molécules à transporter selon un gradient de concentration entre deux compartiments : du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré
    • Osmose : transfert de solvant (eau) selon un gradient de concentration entre deux compartiments : du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique
  • Transports actifs : avec dépense d'énergie
    • Transport actif : transfert de solutés (molécules) entre deux compartiments à l'encontre du gradient de concentration nécessitant un transporteur membranaire : du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré

3. Cytoplasme

• Le cytoplasme est composé de 2 éléments :
  • Hyaloplasme :
    • Cytosol
    • Cystosquelette
  • Organites cytoplasmiques :
    • Mitochondries
    • Réticulum endoplasmique
    • Appareil de Golgi
    • Ribosomes
    • Lysosomes
    • Peroxysomes

3.1 Hyaloplasme

• Le hyaloplasme est composé de 2 éléments :
  • Cytosol : liquide translucide et visqueux dans lequel baignent les organites cytoplasmiques
  • Cystosquelette : filaments de protéines qui renforcent la structure interne de la cellule :
    • Microfilaments d'actine : 5 nm de diamètre
    • Filaments intermédiaires de compositions variées selon les types cellulaires : 10 nm de diamètre
    • Microtubules de tubuline : 25 nm de diamètre

3.1 Mitochondries

• Les mitochondries sont des organites cytoplasmiques clylindriques allongés, délimités par une paroi constituée de deux membranes, dont la membrane interne forme des crêtes
• Les mitochondries produisent l'énergie métabolique nécessaire à la cellule, sous forme d'ATP (Adénosine TriPhosphate)

3.2 Réticulum endoplasmique

• Le réticulum endoplasmique est un réseau de membranes internes interconnectées issus des membranes nucléaires, formant des tubules et des sacs :
  • Réticulum endoplasmique granuleux (présence de ribosomes sur la face externe)
  • Réticulum endoplasmique lisse

• Le réticulum endoplasmique synthétise des protéines et des lipides, c’est un système de communication intracellulaire :
• Réticulum endoplasmique granuleux :
  • Synthèse des protéines transmembranaires
  • Synthèse des protéines des organites cytoplasmiques
• Réticulum endoplasmique lisse :
  • Synthèse des phospholipides
  • Stockage du calcium
  • Formation des vésicules qui communiquent avec l'appareil de Golgi

3.3 Appareil de Golgi

• L’appareil de Golgi est un ensemble de petits sacs aplatis présentant des renflements aux extrémités et limités par une membrane plasmique

• L'appareil de Golgi a 3 fonctions principales :
  • Maturation des protéines synthétisées dans le réticulum endoplasmique
  • Modification des protéines par addition de divers groupements (phosphates, sulfates, ...) ou par coupure de certains fragments de ces protéines
  • Triage puis sécrétion des protéines dans des vésicules spécifiques

3.4 Ribosomes

• Les ribosomes sont des granulations composées de protéines et d’ARNm (Acide RiboNucléique Messager), libres ou attachés au réticulum endoplasmique granuleux

• Les ribosomes participent à la synthèse des protéines :
  • Traduction du code génétique (triplets de nucléotides) portés sur les ARNm (Acides RiboNucléiques Messagers) en protéine
  • Utilise de l'ARNt (Acide RiboNucléique de Transfert) chargés d'acides aminés, qui permet d'assurer la correspondance entre entre l'ARNm et les acides aminés dont la succession constituera la protéine

3.5 Lysosomes

• Les lysosomes sont des vésicules contenant diverses enzymes

• Les lysosomes ont pour fonction la digestion des déchets intracellulaire

3.6 Peroxysomes

• Les peroxysomes sont des vésicules contenant des oxydases et des catalases

• Les peroxysomes ont pour fonction la détoxification de la cellule, en dégradant le peroxyde d'hydrogène

4. Noyau

• Le noyau est le centre génétique de la cellule, sa forme sphérique ou ovaloïde varie avec l’âge et la nature de la cellule

• Le noyau est composé de 3 éléments :
  • Enveloppe nucléaire
  • Nucléoles
  • Chromatine

4.1 Enveloppe nucléaire

• L'enveloppe nucléaire est composée de 2 membranes qui fusionnent pour former des pores nucléaires :
  • Membrane nucléaire interne
  • Membrane nucléaire externe
  • Espace périnucléaire : espace formé par les 2 membranes nucléaires qui communique avec le réticulum endoplasmique

4.2 Nucléoles

• Les nucléoles sont des corps sphériques contenus dans le noyau

• Les nucléoles produisent de l'ARNr (Acide RiboNucléique Ribosomal) qui s'associe à des protéines pour former les sous-unités des ribosomes

4.3 Chromatine

• La chromatine est une substance constituée de protéines basiques et d'ADN (Acide DésoxyriboNucléique) présente dans le noyau cellulaire, qui se rassemble en chromosomes au moment de la division cellulaire