CBSV 1ere STL : La Cellule Description de la cellule eucaryote et de son ultrastructure Introduction Les cellules eucaryotes sont très variées. Elles peuvent avoir des tailles différentes mais également des différences structurales liées à leur fonction dans l'organisme. Cependant, toutes les cellules eucaryotes ont une structure commune comportant 3 éléments essentiels : La membrane plasmique Les cellules eucaryotes sont délimitées par une membrane cellulaire, les végétaux possèdent en plus une paroi. Les organites : = Structures intra-cellulaires entourées d'une bicouche lipidique ayant une morphologie caractéristique et un rôle bien spécialisé dans l'activité cellulaire. Le noyau est l'organite contenant le génome de l'individu (chromatine). On trouve également dans le noyau le nucléole qui est le lieu de synthèse des ribosomes. Il existe également d'autres organites qui font parti soit du système endo-membranaire, soit du groupe des organites clos. Le système endo-membranaire correspond à l'ensemble des saccules limité par des membranes simples en communication permanente les unes avec les autres, et avec la membrane plasmique grâce à des vésicules (réticulum-endoplasmiques, enveloppe nucléaire, appareils de Golgi, lysosomes et endosomes). Ils consomment tous de l'énergie. Les organites clos sont les principaux transformateurs énergétiques de la cellule, ils permettent la formation d'énergie (péroxysomes, mitochondries et chloroplastes). Le hyaloplasme ou cytosol : C'est le liquide intracellulaire dans lequel baignent les organites : il est constitué d'eau et de molécules minérales et organiques. C'est donc le lieu d'un grand nombre de réactions cellulaires. Le cytoplasme correspond au hyaloplasme et aux organites (on ne fait souvent pas la différence entre cytosol et cytoplasme). D'autre part le cytosquelette : Il permet le maintien de la morphologie cellulaire, la position des organites dans la cellule et le transport de différents composants cytoplasmiques. Parmi eux on trouve les microfilaments d'actine, les microtubules et les filaments intermédiaires de cytokératine. CBSV 1ere STL : La Cellule Cellule eucaryote Cas particulier de la cellule végétale Elles ont en général une forme plus « géométrique » car elles sont entourées par une paroi squelettique rigide. L'intérieur de la cellule est en grande partie occupé par une poche ou vacuole (teintée en violet dans le cas des cellules d'oignon violet). Elle maintient la turgescence de la cellule et contrôle les échanges de molécules entre le cytosol et la sève. De plus, La plupart des végétaux sont colorés et doivent leur couleur à un organite particulier, le plaste. On distingue plusieurs plastes : Chromoplastes : donnent leur couleur aux végétaux (pigments orange = caroténoïdes de la carotte) Leucoplastes : incolores, ont un rôle de réserve énergétique (protéines, glucides = amyloplastes, lipides) Chloroplastes : ils auraient une origine bactérienne photosynthétique. Ont un rôle dans la photosynthèse : ils capturent et convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique, qui est ensuite utilisée pour réduire du CO2, et l'incorporer dans des molécules organiques. Les chloroplastes sont des organites uniquement présents chez les végétaux chlorophylliens. Comme les mitochondries, ils sont délimités par une double membrane. Ils contiennent de grandes et de petites lamelles empilées : thylakoïdes qui contiennent la chlorophylle. On note l'absence de centrosomes qui sont présentes dans les cellules animales. CBSV 1ere STL : La Cellule Les cellules procaryotes 1. I. Présentation https://www.youtube.com/watch?v=uiZGybEjU_c Les procaryotes sont des êtres vivants unicellulaires. Leur cellule est une structure minimale qui ne possède pas de vrai noyau ni organites, leur appareil nucléaire est libre dans le cytoplasme, il est formé d'ADN qui s'organise en un unique chromosome circulaire. On y distingue 2 groupes : les bactéries (ou eubactéries) et les archées, qui diffèrent par leurs caractéristiques génétiques et biochimiques. C'est dans le groupe des archées qu'on trouve le plus grand nombre d'organismes extrémophiles. Extrémophile : Organisme dont les conditions de vie normales sont mortelles pour la plupart des autres organismes : températures proches ou supérieures à 100°C ou inférieures à 0°C, (pressions exceptionnelles (grands fonds marins), milieux très chargés en sel, milieux acides ou alcalins, milieux radioactifs et pauvres en oxygène. II. Taille, forme et modes de groupement a) Taille Les bactéries ont une taille fréquemment comprise entre 1 et 10 µm, mais il existe des exceptions : - très petites bactéries : les mycoplasmes (parasite cellulaire l'origine de MST et pneumonies) entre 0,1 et 0,2 mm, ils n'ont pas de paroi. Les rickettsies (Typhus, fièvre pourpre des Montagnes, parasites obligatoires.) 0.2 - 0.3 µm - très grandes bactéries : Thiomargarita namibiensis, archée de 100 - 750 µm (svt en chaînettes visibles à l'œil nu). Epulopiscium fishelsoni, isolée de l'intestin de poisson 500 - 600 µm. Les spirochètesbactéries hélicoïdales dites « en tire-bouchon » (Treponema pallidum : syphilis) b) Formes et groupements Les formes et les groupements sont très variés, ils permettent souvent une orientation. On distingue : CBSV 1ere STL : La Cellule - Les formes courantes : sphérique (coques), cylindriques ou en bâtonnets (bacilles). - Les formes inhabituelles : hélicoïdales (Spirochètes, Hélicobacter), Filamenteuses = mycéliennes (Actinomycètes), Pédonculées (Mycoplasma pneumoniae), carrées. - Des modes de groupement spécifiques : - Chez les coques : isolé, par 2, en chaînettes, en amas, « en grain de café », en flamme de bougie - Chez les bacilles: isolé, par 2, en chaînette, en palissade, en paquets d'épingles ..... Ultrastructure cellulaire des procaryotes La structure de base des cellules procaryotes est constituée des éléments indispensables à la survie cellulaire. Ils sont présents chez tous les procaryotes, ce sont les éléments constants. Dans de très nombreuses espèces peuvent s'y ajouter un ou plusieurs éléments supplémentaires leur conférant des propriétés particulières, ce sont les éléments inconstants ou facultatifs 1) Les éléments constants a) La membrane cytoplasmique La structure et la composition de la membrane des eubactéries sont assez similaires à celles des eucaryotes, bien que celle-ci ne contienne pas de cholestérol. On retrouve une double couche phospholipidique d'environ 7,5 nm d'épaisseur dans laquelle sont enchâssées des protéines et glycoprotéines. Chez les archées, en revanche, elle n'est constituée que d'une seule couche phospholipidique. CBSV 1ere STL : La Cellule Ses rôles sont plus étendus que chez les eucaryotes : outre la régulation des échanges membranaires, elle assure aussi la biosynthèse des constituants de la paroi, la dégradation de nutriments et est le siège de la chaîne respiratoire. b) La paroi La paroi des bactéries est très différente de celle des eucaryotes (végétaux, mycètes). Chez les eubactéries, la coloration de Gram utilisée en microscopie photonique met en évidence une différence de perméabilité à l'alcool qui entraîne une coloration différente de la bactérie, perméable à l'alcool (Gram-) elle se colore en rose ou imperméable (Gram+) elle se colore en violet. L'analyse biochimique confirme que cette différence correspond à une composition différente mais la paroi de toutes les eubactéries (gram+ ou gram-) possède un composant commun : le peptidoglycane. La paroi des bactéries Gram+ contient une couche épaisse de peptidoglycane La paroi des bactéries Gram - est composée d'une couche mince de peptidoglycane surmontée d'une membrane externe. Attention : la paroi des Archae est différente et ne contient pas de peptidoglycane. Rôles de la paroi : Elle assure la forme des bactéries (coques ou bacilles) Elle permet aux bactéries de résister à la pression osmotique (susceptible de le faire gonfler (turgescence) et éclater ou se vider (plasmolyse) selon la composition des milieux.) c) Le chromosome bactérien C'est le support de l'information génétique. Il est en général unique. C'est une longue molécule d'ADN double brin circulaire, super-enroulé. Elle est associée à des protéines basiques qui la maintiennent sous une forme compactée formant des super-boucles. Sa taille est mesurée par référence à la structure de l'ADN qui est constitué par un enchainement de nucléotides portant des bases qui s'associent 2 à 2. Elle est de 5.106 paires de bases. d) Le cytoplasme Le cytoplasme de ces cellules est un gel aqueux, il est immobile et ne contient pas d'organites mais seulement le chromosome, de nombreux ribosomes (plus petits que chez les eucaryotes et souvent associés en polysomes) et parfois des éléments facultatifs, plasmide, substances de réserve, spore... 2) les éléments inconstants ou facultatifs : Les éléments intra-cytoplasmiques : a) Les plasmides Les plasmides sont des molécules d'ADN circulaire, extra-chromosomique et de petite taille (l'ADN est superenroulé) qui existent de façon stable dans le cytoplasme de certaines bactéries. Ils sont autoréplicables et se transmettent de génération en génération. CBSV 1ere STL : La Cellule Les gènes plasmidiques codent pour des caractères qui ne sont pas vitaux pour les bactéries mais qui leur donnent des propriétés particulières (résistance aux ATB, aux métaux lourds) b) Les corps d'inclusion Certaines bactéries accumulent des substances minérales ou organiques qui finissent par former des granulations visibles aux ME après coloration spécifique. Ces corpuscules servent le plus souvent de réserves (organiques ou minérales) mais certains peuvent avoir t un rôle beaucoup plus spécifique (vacuoles à gaz, contenant des pigments...). c) La capsule : Couche épaisse de polymères entourant la cellule ; elle a un rôle de protection contre la phagocytoseainsi que contre différents facteurs environnementaux (pH, stress osmotique). Elle porte de propriétés antigéniques et permet l'adhérence aux surfaces et la formation de biofilms (ex : flocs bactériens utilisés lors de l'épuration de eaux usées) d) Les flagelles ou cils : Ils permettent à la bactérie de se déplacer. La disposition des flagelles est variable selon les bactéries, on distingue 2 types de dispositions, qui déterminent le type de déplacement de la bactérie. - péritriche - polaire - amphitriche e) Les pili ou fimbriae Structures facultatives observables au microscope électronique. Ce sont des appendices filamenteux protéiques moins épais et moins longs que les flagelles, ils sont très diversifiés. On distingue : - Les PILIS COMMUNS permettant l'adhérence bactérienne aux surfaces (pouvoir pathogène) la formation de biofilms la mobilité par glissement (milieu solide) - Les PILIS CONJUGATIFS ou SEXUELS permettant le transfert de matériel génétique d'une bactérie à l'autre lors d'un processus appelé conjugaison bactérienne. f) La spore : C'est une structure qui se forme à l'intérieur de certaines bactéries lorsque les conditions de vie sont défavorables, puis qui est libérée dans le milieu quand la bactérie meurt. Une spore est une forme de résistance qui peut survivre dans un état de vie ralentie (= la dormance) de très nombreuses années et qui redonnera (par germination) une bactérie identique à celle de départ lorsque les conditions de vie redeviendront favorables à la croissance bactérienne.
