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Biologie cellulaire
Organisation de la cellule eucaryote animale
I. Introduction :
Comparaison cellule procaryote/cellule eucaryote; formation de la cellule ancestrale
(LUCA), l'origine de la cellule eucaryote
II. Les membranes biologiques :
les lipides membranaires : les phospholipides
II.A Les lipides membranaires
Les phospholipides : l'autoassemblage et l'autofermeture de la bicouche lipidique
Les glycolipides
Le cholestérol
La fluidité et la perméabilité membranaire
II.B Les protéines membranaires
Les glycoprotéines, le glycocalix, les fonctions majeurs des protéines membranaires
III. Les quatre grands ensembles de compartiments cellulaires
Le noyau
L'enveloppe nucléaire, la lamina nucléaire, l'empaquetage de l'ADN
Le noyau
La structure du complexe du pore nucléaire et les échanges nucléonscytoplasmatiques, le nucléole
Le système endomembranaire
Les fonctions du REG : la synthèse des protéines (sécrétées, membranaires)
Le système endomembranaire
Les fonctions du REG (suite) : la N-glycosylation des protéines, le repliement des
protéines, la synthèse des phospholipides
Les fonctions du REL : la détoxication des substances liposolubles, le stockage des
ions calcium, la synthèse des hormones stéroïdes
Le transport vésiculaire
Le transport vésiculaire du RE à l'appareil de Golgi
Le mécanisme de la formation d'une vésicule pour :
- le transport vésiculaire non sélectif
- le transport vésiculaire sélectif
La structure et les fonctions de l'appareil de Golgi
Les parties cis, médian et trans golgien
La voie antérograde
La voie rétrograde
Les voies du tri protéiques
Le lysosome
Les compartiments clos :
Structure et fonctions de la mitochondrie et du peroxysome
I. Introduction :
Comparaison cellule procaryote/cellule eucaryote; formation de la cellule ancestrale
(LUCA), l'origine de la cellule eucaryote Il existe deux grands types d'organismes :
Les Procaryotes (du grec pro, avant et
karyon, noyau) sont des êtres
unicellulaires, dépourvus de noyau et
bordés d'une membrane.
Le Procaryote le plus étudié est
probablement la bactérie Escherichia
coli
Leur ADN génomique est constitué d'une
molécule circulaire double brin., Leur ADN est
attaché à la membrane plasmique.
Les cellules des Eucaryotes (du grec eu,
propre) sont généralement de plus
grande taille, avec un noyau bordé d'une
membrane.
Le plus souvent, elles contiennent aussi
des membranes internes qui cloisonnent
la cellule en y délimitant des organites
qui ont des fonctions biologiques
spécialisées .
2. Evolution biologique des Procaryotes aux Eucaryotes : l'endosymbiose
Selon la théorie endosymbiotique les cellules Eucaryotes proviennent de
l'association de plusieurs Procaryotes.
Cette théorie s'appuie entre autre sur les élèments suivants :




la taille des mitochondries et des chloroplastes est semblable à
celle des bactéries
chacun de ces organites possède un matériel génétique (ADN)
qui lui est propre
chacun de ces organites possède le matériel nécessaire pour la
synthèse protéique (ARNt, ribosomes, polymérases)
chacun de ces organites peut se diviser par étranglement
médian (après avoir dupliqué le matériel génétique)
La théorie endosymbiotique de l'origine de la cellule Eucaryote
postule que :

la mitochondrie dérive d'une bactérie respirante
le chloroplaste dérive des cyanobactéries
Formation de cellule ancestral
Evolution de la cellule
4. Exocytose et endocytose
Le transport des macromolécules biologiques est effectué par des vésicules
membranaires et selon deux processus :

l'exocytose (sortie des macromolécules) : le réticulum endoplasmique et
l'appareil de Golgi échangent en permanence du matériel biologique. Ces
molécules sont triées au niveau de l'appareil de Golgi puis exportées par des
vésicules membranaires. Certaines vésicules fusionnent avec la membrane
plasmique et leur contenu est liberé dans le milieu extérieur.
Dans la figure ci-contre, la structure
polarisée du dictyosome Golgien apparaît
au travers de la distinction entre saccules
cis, medium et trans qui n'ont ni la même
forme, ni la même composition chimique.
Les vésicules périphériques permettent
aux saccules de communiquer entre eux.
Les vésicules de transition assurent le
passage entre le réticulum endoplasmique
rugueux et l'appareil de Golgi.
Dans les cellules sécrétrices la face trans
est marquée par de volumineux grains de
sécrétion.

l'endocytose (entrée des macromolécules) : des parties de la membrane
plasmique s'invaginent vers l'intérieur de la cellule. Elles forment des
vésicules d'endocytose. La cellule peut ainsi faire entrer des molécules.
Les lysosomes sont des vésicules intracellulaires qui contiennent des enzymes de
dégradation. Ces vésicules fusionnent avec les vésicules de phagocytose et leur
contenu est dégradé. La cellule récupère ainsi les éléments de base constitutifs des
macromolécules.
II. Les membranes biologiques :
les lipides membranaires : les phospholipides
Les membranes cellulaires
•Les membranes sont indispensables à
la vie
•Frontière l’intérieur et l’extérieur de la
cellule
•Elles permettent aux cellules de
maintenir un milieu interne différent du
milieu extracellulaire
•Elles possèdent une perméabilité très
sélective
•Les constituants principales sont les
lipides et les protéines
Schéma d'une cellule et de ses
membranes2.Membrane nucléaire;
4.Vésicule; 5.Réticulum endoplasmique
rugueux; 6.Appareil de Golgi;
8.Réticulum endoplasmique lisse;
9.Mitochondrie; 10.Vacuole;
11.Cytoplasme; 12.Lysosome
Surface membranaire
• Membrane plasmique 700 μm2
•Membranes internes 7000 μm2
• Les membranes internes des organites possèdent une surface plus importante que la
membrane plasmique
Fonctions des membranes biologiques
• La compartimentation (séparation de l’extérieur et l’intérieur de la cellule).
• Les échanges d’information avec d’autres cellules (récepteurs hormonaux, jonctions
gap).
• La régulation du transport des ions, protéines, sucres graisses, etc..
• Les mouvements cellulaires (pseudopodes, endocytose-exocytose).
• Les phénomènes de reconnaissance (antigène de surface)
• La régulation du métabolisme (transduction intracellulaire des signaux
extracellulaires)
• Procure un site pour les réactions chimiques ne pouvant pas se produire dans un
environnement aqueux
Structure de la membrane plasmique
• Épaisseur : 7 à 8 nm
• Deux feuillets visibles au
microscope électronique
Composition des membranes
• Lipides (Phospholipides et cholestérol) (~49%)– Forment le squelette des
membrane
• Protéines (récepteurs, transporteurs, enzymes) (~43%)– Attachées plus au moins
aux phospholipides
• Glucides (glycophospholipides et glycoprotéines) (~8%)

Deux couches de phospholipides
• Protéines à la surface et à travers
• Polysaccharides attachés aux lipides ou
aux protéines
• Cholestérol entre les phospholipides
Les lipides membranaires sont des molécules
amphipathiques
Les phospholipides : Structure de la
phosphatidylcholine
La synthèse des phospholipides membranaires a lieu sur le feuillet cytosolique du REG et du REL. Elle
commence par l'association de 2 acides gras avec un glycérophosphate. Ces trois molécules
proviennent du cytosol. Elles forment l'acide phosphatidique, qui est une molécule majoritairement
hydrophobe et qui s'insère dans le feuillet cytosolique de la bicouche lipidique délimitant le RE. Il suit
l'ajout du groupement de tête. Ces molécules proviennent également du cytosol.
Les lipides membranaires sont des molécules amphipathiques
Cohésion des phospholipides
membranaires
• La cohésion des phospholipides membranaires est due
– Liaison de Van Der Waals entre les acides gras
La forces de Van der Waals s’exercent lorsque 2 atomes adjacents sont suffisammentprochesl’un
de l’autreContact partiel entre les nuages d’électrons qui entourent les atomesLes interactions
de Van Der Waals sont dues à des interactions entre des moments polaires instantanés.
Interaction hydrophobe entre les acides gras
II.A Les lipides membranaires
Les phospholipides : l'autoassemblage et l'autofermeture de la bicouche lipidique
L'évolution naturelle d'un système va dans le sens de l'augmentation de l'entropie (S)
Un liposome est une vésicule lipidique artificielle dont la membrane est constituée d'une ou
plusieurs bicouches de lipides.
Le cœur de la micelle est constituée par les pôles
hydrophobes. La surface de la micelle est constituée
par les pôles hydrophiles
la bicouche qui limite le liposome est constituée par
deux couches de lipides amphiphiles. Chaque couche
présente les pôles hydrophiles au contact de l’eau ; le
cœur de la bicouche est constitué par les pôles
hydrophobes.
Les glycolipides
les glycolipidesLe groupe de tête est un sucre. Ils sont présents dans toutes les
membranes plasmiques des cellules animales
Le cholestérol
Rôle du cholestérol membranaire :
En s’intercalant entre les molécules de phospholipides il stabilise les membranes en
évitant une excessive fluidité
La fluidité et la perméabilité membranaire
La fluidité membranaire et le cholestérol : Aux températures habituelles le
cholestérol rend la bicouche lipidique moins fluide.A basse température, il agit
comme un fluidifiant.
Structure physique de la bicouche membranaire fluide
Fluidité des membranes
Conséquence de cette fluidité
Peut se réparer d’elle-mêmeSi la membrane est percée ou déchirée, les molécules de
phospholipides qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se
rapprocher et fermer l’ouverture.
Peut varier facilement sa tailleSi on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci
se joignent aux autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut réduire sa
taille si on enlève des molécules.
Permet à une sphère de se diviserIl suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour
obtenir deux sphères.
II.B Les protéines membranaires
Les glycoprotéines, le glycocalix, les fonctions majeurs des protéines membranaires
La perméabilité membranaire
Les protéines membranaires sont indispensables pour le transport des
Ømolécules polaires
Øions
Les protéines membranaires
50 % des membranes plasmiques sont faites, en
poids, de protéinesOn distingue des protéines
-Périphérique ou extrinsèque (d, e)
-Intégrales ou intrinsèques (a, b et c)
Dont certaines sont transmembranaires et en
interaction avec des protéines de cytosol (b)(Ce
dernier type de protéine est impliqué dans la
transmission de signal (hormone..)
Les glucides membranaires
• Liés aux lipides et aux protéines membranaires
• Exposés à l’extérieur de la cellule
Les chaînes oligosaccharidiques des glycolipides et des glycoprotéines forment une
zone riche en glucides à la surface de la cellule
Quelques fonctions des protéines membranaires
Des protéines de la membrane
permettent le passage de ces molécules
à travers les lipides
•Les protéines porteuses ou
perméases(transporteuses) =
s’associent aux molécules à transporter
et les déplacent dans la membrane
•Les protéines tunnels ou
conductines = Forment des pores à
travers la membrane
Transport actif
Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite la
présence d’un transporteur membranaire) mais–
Transport à l’encontre du gradient de
concentration (du milieu moins concentré vers le
milieu le plus concentré)... donc besoin d’une
source d’énergie (par exemple, la scission de
l’ATP, la lumière, les réactions d’oxydoréductions) qui entraîne le transport des
molécules dans le sens défavorable au point de
vue thermodynamique
Transport actif entraîné par l’énergie de l’ATP
• Protéines transmembranaires
• Possèdent un ou plusieurs sites de liaison pour l’ATP• (Situées sur la face
cytosolique de la membrane)
• Sont cornement appelées des ATPases
• Utilisent l’énergie d’hydrolyse de l’ATP pour transporter des molécules contre leur
gradient
Exemple 1 : le pompe à Na+-K+
Maintient les concentration cytosoliques faible de Na+et elevée de K+
Rôles de la pompe Na+-K+o
La pompe Na+-K+ consomme à elle seule 25 % de l’ATP cellulaire!!! Le maintient
des gradients Na+-K+ o Propagation des signaux électriques dans le nerf et le
muscleo Transport actif d’autres moléculeso Ajustement de l’équilibre osmotique
(équilibre entre les molécules organiques et le gradient ionique)
http://unf3s.cerimes.fr/media/paces/Grenoble_1112/rachidi_walid/rachidi_walid_
p01/rachidi_walid_p01.pdf
III. Les quatre grands ensembles de compartiments cellulaires
Le noyau
L'enveloppe nucléaire, la lamina nucléaire, l'empaquetage de l'ADN
Imprimer ce cour :
https://studylibfr.com/doc/748753/syst%C3%A8me-endomenbranaire
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