la structure de la cellule

. Généralités- définition


<BLOCKQUOTE>Tous les êtres vivants sont constitués d'éléments microscopiques appelés cellules.
- êtres unicellulaires protozoaires (amibe, bactéries)
- êtres pluricellulaires métazoaires (homme)
C'est la plus petite portion de matière vivante qui puisse vivre de manière complète à l'état isolé et notamment se reproduire.

C'est donc une unité de structure : support des activités

<BLOCKQUOTE>- une unité de reproduction permettant le développant ou assurant la réparation d'un organe, d'un tissu.
- une unité d'information contenant une information héréditaire.
- une unité de fonction assurant la réalisation des activités biologiques nécessaires à la vie.
</BLOCKQUOTE>La première cellule sera l'ouf fécondé.
La cellule est l'unité de base vivante structurale et fonctionnelle de tous les organismes vivants.
Elles se différencient pour répondre à une fonction particulière.
C'est une petite unité caractérisée par :
Une membrane cytoplasmique ou plasmique, elle individualise et isole du milieu extérieur.
Un cytoplasme riche en organites ; ces organites sont les instruments des différentes fonctions cellulaires.
Un noyau (chef d'orchestre de la cellule) : différentes synthèse qui permettent à la cellule de se reproduire avec l'ADN (= info génétiques)
</BLOCKQUOTE>

<BLOCKQUOTE>II. Étude morphologique de la cellule
</BLOCKQUOTE>

<BLOCKQUOTE>1. moyens d'étude
Étude de cellules vivantes de l'organisme ou à partir de fragments tissulaires, étude de cellules tuées avec conservation de leur morphologie et de leur composition (fixation ou congélation)


<BLOCKQUOTE>Étude morphologique:
</BLOCKQUOTE></BLOCKQUOTE>
<BLOCKQUOTE>- le microscope optique classique permet des grossissements de l'ordre de 2000 fois
- le microscope électronique permet des grossissements plus importants de l'ordre de 200 000 à 2000 000 fois
- le microscope à balayage : grossissements jusqu'à 100 millions fois
On peut examiner au microscope des cellules vivantes ou mortes.


<BLOCKQUOTE>Étude fonctionnelle et constitution physico-chimique
</BLOCKQUOTE>- Étude cytochimique : fixation de la cellule, utilisation des colorants ayant des affinités différentes avec les composés chimiques selon leur pH (par ex : ADN en vert, ARN en rose)
utilisation de réactions antigène-anticorps puis révélation du complexe immun par un colorant et visualisation au microscope photonique.

- Fractionnement cellulaire : broyage puis centrifugation pour isoler les différentes populations d'organites et étude biochimique des différents organites.

- Culture in-vitro : permet d'étudier des cellules dans des conditions variées.
- Micro-chirurgie : permet l'ablation ou des greffes d'organites (étude des fonctions des organites).
- Autoradiographie : précurseur radio-actif (donc détachable) incorporé par les cellules et détecté par radiographie.
- Étude de la cinétique de la structure marquée grâce à des prélèvements sériés dans le temps


2. taille de la cellule

variable selon l'espèce, l'organe considéré.
Pour l'homme, la taille de la cellule est de l'ordre du micron. Le globule rouge a une taille de 7µ et certaines espèces peuvent avoir quelque cm de longueur.

3. forme de la cellule
variable d'un tissus à l'autre
- ronde
- ovoïde
- allongée
</BLOCKQUOTE>
<BLOCKQUOTE>4. structure de la cellule

Toutes les cellules ont un certain nombre de propriétés et de structures communes dont :

a. membrane cellulaire ou cytoplasmique :
- membrane externe qui sépare le milieu interne de la cellule du milieu extérieur.
- Épaisseur = 6 à 10 nm


<BLOCKQUOTE>Sa composition :

- une double couche de lipides en 2 pôles:

<BLOCKQUOTE>pôle hydrophobe : sépare le liquide intra-cellulaire et extra-cellulaire
pôle hydrophile : partie chimique de ces éléments en contact avec eau extra et intra-cellulaire
</BLOCKQUOTE>- des protéines structurales dont les protéines porteuses
La membrane est le siège d'échange entre la cellule et le milieu extérieur. Elle contrôle la pénétration des nutriments et l'exportation des déchets.

</BLOCKQUOTE>
<BLOCKQUOTE>Ses fonctions :

- constituer une barrière flexible entre le contenu de la cellule et le milieu extérieur
- faciliter le contact avec les autres cellules
- permettre l'action des substances chimiques grâce à ses récepteurs spécifiques
- elle est dotée d'une perméabilité spécifique. Ce seront les échanges entre la cellule et le milieu extérieur qui vont dépendre de 4 points :
- taille des molécules
- liposolubilité
- charge des ions
- présence de ces protéines porteuses

</BLOCKQUOTE>b. le cytoplasme

constitué par :

- le hyaloplasme : substance visqueuse
- le cytosquelette détermine l'armature et la forme de la cellule
- les organites :

</BLOCKQUOTE>

Le noyau
- le plus volumineux
- forme sphérique ou ovoïde
- formé par une membrane nucléaire dotée de pores et par un nucléoplasme (liquide visqueux qui renferme des nucléoles (contient de l'ARN1 et de la chromatine (contient de l'ADN2, filaments porteurs du matériel génétique de la cellule)
- Rôle du noyau :
Il est indispensable à la vie cellulaire
Il assure la reproduction des cellules et la transmission des caractères héréditaires qui se fait grâce aux chromosomes constitués d'ADN
Il transmet aux organites intracytoplasmiques des informations transmises par l'ARN

Les mitochondries

- Rôle dans la respiration cellulaire et dans la production d'énergie nécessaire à la cellule
Organite du cytoplasme des cellules vivantes eucaryotes, formé d'une double membrane dont le feuillet interne produit des invaginations en lames ou tubules. Essentielles à la respiration cellulaire parce que portant notamment les molécules de cytochrome et de cytochrome-oxydase, les mitochondries renferment aussi de l'ADN. Elles ont un rôle important d'apport d'énergie Syn. chondriosome.

Le réticulum endoplasmique

Rôle: assure le transport et le stockage des matériaux à l'intérieur de la cellule
système de membranes cellulaires formant des saccules et des citernes ( réseau de cavités de forme tubulaire ou aplatie)qui communiquent d'une part avec l'extérieur (par anastomose avec la membrane cytoplasmique), de l'autre avec l'espace compris entre les deux feuillets de la membrane nucléaire. Il est également en relation avec les dictyosomes : les saccules de ces derniers proviennent de la fusion de vésicules produites par le réticulum endoplasmique. Il semble également émettre les sphérosomes.

Les ribosomes

Les ribosomes peuvent être libre dans le cytoplasme ou bien fixés sur le réticulum endoplasmique constituant alors de l'ergastoplasme
Organites constitués de protéines, dont une enzyme (peptidyl-transférase), et d'acide ribonucléique (ARN ribosomal), formé de deux éléments. Chez les Eucaryotes, les ribosomes sont produits au niveau du nucléole et passent dans le cytoplasme par les pores de la membrane nucléaire. Ils s'associent par groupes (polysomes) à une molécule d'ARN messager (ARN-m) provenant aussi du noyau, et c'est au contact de chaque membre de l'association qu'est synthétisée une molécule de la protéine dont l'ARN-m détient l'information.

L'appareil de Golgi

Rôle: intervient dans l'activité sécrétoire de la cellule
Organite cellulaire constitué par des cavités limitées par une membrane tripartite.
L'appareil de Golgi se rencontre dans toutes les cellules, à l'exception des cellules procaryotes. Il appartient à l'ensemble des cavités limitées par une membrane tripartite à l'intérieur du hyaloplasme, mais il se différencie du réticulum endoplasmique par sa forme. Il est constitué de petites piles de quatre à cinq saccules : les dictyosomes. Chaque saccule est un disque concave de 1 à 3 microns de diamètre, limitant une cavité de 100 à 200 Å d'épaisseur qui émet des vésicules sur ses bords.
La fonction de l'appareil de Golgi est encore incomplètement connue. Des observations ont pu mettre en évidence un rôle de concentration de substances dans les saccules (stockage), les vésicules pouvant être comparées à des grains de sécrétion. L'importance de l'appareil de Golgi est cruciale dans l'élaboration et la maturation des protéines : en particulier, c'est lui qui trie les milliers de protéines synthétisées dans la cellule et qui les achemine vers les autres compartiments cellulaires, ou vers l'extérieur de la cellule. Une fonction essentielle de l'appareil de Golgi est la maturation des glycoprotéines (protéines pourvues de chaînes glucidiques) et la modification des protéines qui lui parviennent par addition de divers groupements (phosphates, sulfates, ...) ou par coupure de certains fragments de ces protéines. Enfin, dans certains cas (cellules à mucus de l'épithélium duodénal), l'appareil de Golgi se comporte comme un centre de synthèse de polyholosides. On a également constaté qu'il existait des rapports étroits entre le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi.

Les lysosomes

Organite à membrane simple renfermant des hydrolases (lysozyme), présent dans le cytoplasme des cellules animales. Les lysosomes jouent un rôle essentiel dans la digestion intracellulaire et dans les phénomènes d'autolyse et de nécrose.

Le lysozyme

Protéine enzymatique présente dans la plupart des liquides organiques (sérum, larmes, salive, etc.). Elle hydrolyse les polymucosaccharides des membranes bactériennes et provoque la lyse de certaines bactéries.

Le centre cellulaire

formé de 2 centrioles qui favorisent la division cellulaire:
Corpuscule constitué de microtubules, localisé dans le centrosome, qui se divise avant la mitose pour former deux diplosomes, dont chacun migre à un pôle de la cellule.

Les vacuoles

petites cavités contenant des substances de réserve ou de déchets

Le cytosquelette

C'est dans le hyaloplasme (substance fondamentale d'une cellule) que baignent les organites cellulaires et que se réalisent les réactions biochimiques de la cellule. Semblable à un gel, le hyaloplasme contient pourtant un ensemble de microfilaments et de microtubules : le cytosquelette. Les microfilaments se trouvent dans les microvillosités, dans les desmosomes (points de jonction intercellulaires) et dans les fibres musculaires. Les microtubules sont des constituants de base des centrioles, par exemple. Tous ces éléments sont reliés entre eux, assurant le maintien et la rigidité de la cellule.
Le cytosquelette de la cellule musculaire
Le sarcolemme (membrane plasmique de la cellule musculaire) est «rigidifié» par le cytosquelette. Celui-ci est constitué par six glycoprotéines situées à l'intérieur du sarcoplasme, entre les deux membranes du sarcolemme et à la surface externe de la membrane.
La dystrophine, protéine de la contraction musculaire a une structure, très proche de celle de la spectrine, protéine contribuant à la plasticité des globules rouges en leur permettant de se déformer pour passer dans les vaisseaux sanguins. La dystrophine est supposée jouer un rôle essentiel dans l'élasticité de la membrane musculaire, amenée à subir des déformations importantes au cours des cycles contraction-relâchement. Le complexe dystrophine-glycoprotéines relie l'actine des myofibrilles à la laminine de la lame basale, et fixe les fibres contractiles de la cellule musculaire sur le tissu conjonctif qui l'entoure, permettant ainsi la propagation mécanique de la contraction à plusieurs fibres musculaires.

III. Constituants chimiques de la cellule


<BLOCKQUOTE>1) les substances organiques

a) les protides
se composent de :

<BLOCKQUOTE>- carbone
- hydrogène
- oxygène
- azote
</BLOCKQUOTE>Les plus simples sont les acides aminés.
Leur combinaison forme des polypeptides et la combinaison de ces polypeptides forment les protéines.

b) les lipides
corps gras composé de:

<BLOCKQUOTE>- carbone
- hydrogène
- oxygène
</BLOCKQUOTE> Ils existent sous 2 formes dans la cellule:

<BLOCKQUOTE>- gouttelettes
- combinés aux protéines

</BLOCKQUOTE>c) les glucides
sucres composés de :

<BLOCKQUOTE>- carbone
- hydrogène
- oxygène
</BLOCKQUOTE>C'est la base alimentaire de la cellule.

2) les substances minérales
les ions:

<BLOCKQUOTE>- chlore
- sodium
- potassium
- magnésium
- phosphore
- calcium
</BLOCKQUOTE>C'est la charge de ces ions qui va déterminer le passage à travers la membrane cellulaire.


IV. la vie cellulaire, physiologie
</BLOCKQUOTE>
<BLOCKQUOTE>1) la fonction de nutrition et de métabolisme

a) la nutrition

la cellule se nourrit de matières indispensables à sa croissance et à l'entretien de son activité qu'elle puise dans le milieu où elle se trouve.

Principaux processus de passage

- processus passifs (sans dépense d'énergie)

<BLOCKQUOTE>diffusion : passage uniquement des solutions solubles à travers la membrane cellulaire
Substances liposolubles : alcool et anesthésiques

osmose : passage réciproque de 2 liquides inégalement riches en molécules dissoutes à travers la membrane cellulaire qui les sépare.
</BLOCKQUOTE></BLOCKQUOTE>

<BLOCKQUOTE>b) le métabolisme
</BLOCKQUOTE>
<BLOCKQUOTE>C'est l'ensemble de modifications chimiques qui ont lieu dans l'organisme destinés à subvenir à ses besoins en énergie, à la formation, à l'entretien et à l'élaboration de certaines substances.

l'anabolisme cellulaire
l'anabolisme : ensemble des réactions de synthèse (consomme de l'énergie)

<BLOCKQUOTE>· protéines : les protéines synthétisées par la cellule sont:

<BLOCKQUOTE>- les protéines structurelles
- les enzymes : protéines qui ont la propriété d'activer certaines réactions chimiques spécifiques. Ce sont des catalyseurs.
</BLOCKQUOTE>Les protéines sont synthétisées au niveau des ribosomes
Les protéines sont des chaînes d'acides aminés assemblées selon un ordre spécifique
Cette séquence d'a.a. spécifique est déterminée par un gène porté par des chromosomes
(gène : séquence d'ADN (Acide Désoxyribo Nucléique) qui commande un message héréditaire (information génétique)
(chromosome : formé par une molécule d'ADN formée d'une double spirale)
Cet ADN transmet l'information qu'il porte grâce à la transcription sur un brin d'ARN (Acide Ribo Nucléique) messager. Cet ARNm parvient au niveau des ribosomes où il est traduit.

· glucides et lipides
Leur synthèse est réalisée dans la cellule à partir du glucose, des acides gras lors de réactions biochimiques catalysées par des enzymes

</BLOCKQUOTE>le catabolisme cellulaire
le catabolisme : ensemble des réactions de dégradation (produit de l'énergie)
permet à la cellule de produire
- des éléments simples à partir des glucides, protides, lipides
- de l'énergie

2) la respiration
A l'intérieur de la cellule, en présence d'oxygène, se produisent des réactions chimiques aboutissant à la dégradation des glucides avec formation de gaz carbonique et d'eau. Ces phénomènes constituent la respiration de le cellule.
Ces réactions chimiques vont produire de l'énergie. On les nomme le cycle de Krebs, c'est à dire que l'énergie produite à partir de ces réactions est stockée sous forme de 2 molécules d'ADP (Adénosine Diphosphate), plus un ion phosphore®ATP (Adénosine Triphosphate)
</BLOCKQUOTE>

<BLOCKQUOTE>3) la croissance et la reproduction
De sa naissance à sa maturité, la cellule croit grâce à son anabolisme. Parvenu à sa maturité, la cellule va se diviser pour donner 2 cellules filles.
2 types de division:

a) division directe : amitose
elle s'observe chez les êtres unicellulaires par étranglement progressif du cytoplasme et du noyau aboutissant à la formation de deux cellules filles.

b) division indirecte : la mitose
½ heure à 2 heures.
C'est le seul mode de divisions chez les êtres pluricellulaires elle aboutit à l formation de 2 cellules filles qui sont rigoureusement semblables entre elles et identiques à la cellule mère.
La mitose se déroule en 4 phases:
- prophase
- métaphase
- anaphase
- télophase
</BLOCKQUOTE>

prophase : migration des centrioles aux 2 pôles de la cellule et individualisation des chromosomes à l'intérieur du noyau

métaphase :formation d'un fuseau entre les deux centrioles appelé le fuseau achromatique, disparition de la membrane nucléaire

anaphase : division longitudinale de tous les chromosomes rigoureusement identiques et migration de chaque moitié vers un pôle différent de la cellule

télophase : formation de deux noyaux fils et division du cytoplasme avec formation de cellules filles

4) activité mécanique de la cellule

la cellule est sensible à des excitations diverses qui peuvent être de nature mécanique ou bien thermique ou bien lumineuse ou chimique.
L'ensemble des mouvements de la cellule est désigné sous le terme de propisme ou de tactisme. Les mouvements de la cellule sont variables.
Cela peut être :
- une turgescence (gonflement de la cellule)
- une contraction (raccourcissement)
- un amiboisme (ramper grâce aux pseudopodes)
Certaines cellules sont dotées de flagelles qui lui permettent une grande mobilité

5) la mort et la sénescence cellulaire

on dit qu'une cellule est morte lorsque son anabolisme a définitivement cessé.
Le nom de dégénérescence est attribué à la sénescence de la cellule.
Lorsqu'une cellule meurt elle se détruit par autodigestion, par le biais des lysosomes (lyser : détruire). S'il persiste des déchets, ils seront phagocytés par des cellules voisin