Les Membranes Cellulaires

Les OGM
1) Définition :
Un OGM est un organisme dans lequel on a introduit articiellement soit un gène étranger soit un
gène appartenant à l’espèce de l’organisme que l’on aurait manipulé. Ensuite l’ADN transformé sera
transmis à la descendance.
2) Historique :
On a commencé à produire les OGM dans les industries américaines dans les années ’80 ce qui
effraya l’Europe. À partir des années 95, l’Europe a augmenté sa production d’OGM. Les OGM sont
maintenant fort présents dans notre alimentation.
3) Méthodes :
 OGM naturels : ils sont créés par hasard lors de la réplication génétique grâce à des erreurs 
= mutations. Le nouvel ADN sera transmis par transmission verticale (de manière héréditaire)
à la descendance. Comme la sélection naturelle favorise les plus adaptés, il peut apparaître de
nouvelles espèces. Mais les organismes vivants peuvent acquérir naturellement desgènes
venant d’autres espèces : c’est ce que l’on appelle la transmission horizontale. Celle-ci
s’effectue à l’aide des plasmides qui sont des molécules d’ADN circulaires qui se répliquent
indépendamment du chromosome bactérien et codent leur propre transfert d’une bactérie à
l’autre même entre espèces bactériennes non-apparentées. Les plasmides se conduisent
comme des virus qui transmettent leur matériel génétique à la cellule infectée mais sans la
tuer. C’est la conjugaison bactérienne.
 Exemple : dans le sol des bactéries fabriquent des antibiotiques et les antidotes pour s’en
protéger et ce gène permettant la création de cet antidote passe d’une bactérie à l’autre, même
celle d’une espèce voisine  nouvelle propriété pour ces bactéries.
 OGM artificiels : le principe est donc d’introduire un ou plusieurs gènes dans une plante pour
modifier son ADN et lui permettre de produire de nouvelles protéines.
Il existe deux méthodes pour introduire le gène voulu dans un organisme :
 Cette première méthode consiste à isoler le plasmide d’un pathogène injectant
naturellement la cellule et d’y incorporer le gène que l’on veut donner à la
cellule.
 La seconde est la biolistique, on bombarde les cellules avec des particules
métalliques recouvertes d’ADN.
 avec ces deux méthodes, on se sait jamais où seront introduits les gènes
4) Avantages :
 Meilleure survie de certains fruits comme la tomate d’où l’on a éliminé le gène qui provoque
le gel et remplacé par un gène de poisson.
 Meilleurs rendements, le coton transgénique résiste aux herbicides et le maïs produit de
l’herbicide tuant ainsi les parasites
 Technique peu onéreuse
 En pharmaceutique, les OGM permettent la synthèse et la production de certaines enzymes et
de certaines substances
 Produire des combustibles et ainsi réduire l’utilisation des combustibles fossiles
 les antibiotiques ne sont plus efficaces
 des mauvaises herbes pourraient s’adapter et résister aux herbicides

Sécurité :
 Identifier tout le matériel génétique introduit
 Evaluer le risque de transfert du transgène vers d’autres espèces
 Evaluer la sécurité des produits du gène
5) Les dangers :
5 types de gênes :
 Résistances aux insectes  produit CRY1A, déjà utilisé dans les pesticides
 Résistances aux herbicides  aucune crainte
 Résistance aux antibiotiques
 Stérilité du mâle  technologie Terminator  empêche d’avoir des lignées ( moins de risques)
 Gène répresseur  sert à réduire d’autres gènes : on introduit en sens inverse (ex : les tomates ne
molissent plus)
Transgenèse
C.1. Cartographie du génome :
Avant de pratiquer la trangenèse, c.à.d. introduire un gène pour la synthèse d’une nouvelle protéine il
faut bien entendu connaître la fonction de ce gène. On procède à la cartographie du génome. Pour cela,
on peut pratiquer plusieurs méthodes, soit on apprend la fonction du gène après sa mutation soit en
réintroduisant ce gène dans une cellule ou un organisme après l’avoir muté, mais la manière la plus
simple est de bloquer l’action de ce gène grâce à l’ARN messager anti-sens. Qu’est-ce donc que cet
ARN messager anti-sens ?
L’ARN anti-sens : c’est en fait l’ARN complémentaire de l’ARN messager. Vous vous souvenez
certainement de la fonction de l’ARN messager comme l’a si bien expliqué Nicolas. (Explication du 1er
schéma :) Un gène pour s’exprimer est transcrit en ARN messager qui lui est complémentaire grâce à la
complémentarité des bases (Phénomène de TRANSCRIPTION. Cet ARN messager quitte le noyau
pour se diriger vers un ribosome où il sera normalement traduit (traduction par l’ARN de transfert, etc..
C’est ici que l’ARN messager anti-sens rentre en action. Avant de pouvoir atteindre le ribosome,
l’ARN messager rencontrera son ARN messager anti-sens correspondant (qu’on aura bien sur injecté
dans la cellule. L’ARN messager anti-sens étant complémentaire de l’ARN messager, ils se lieront
pour former un composé stable. Il n’y a donc plus d’ARN messager qui parvient aux ribosomes et la
synthèse de la protéine correspondante est donc stoppée. On peut donc déceler la disparition de cette
protéine ainsi que tous ses effets secondaires.
Il faut utiliser de méthodes qui permette d’obtenir une expression durable du gène et
qui vont au-delà des problèmes que présent l’introduction d’un gène dans une cellule.
En effet, la cellule a tendance naturellement à rejeter tout organisme étranger et de
plus, la cellule contenant de l’ADN chargé négativement (l’ADN est constitué
principalement de phosphates) aura tendance, par l’action des forces électriques, à
repousser toute autre organisme chargé négativement, a priori dans notre cas , le
nouveau gène. Plusieurs méthodes s’offrent à nous, en voici un bref aperçu :
c. Fusion induite à l’aide d’un plasmide
Un liposome (schéma du liposome + fusion induite) est une vésicule limitée par une double couche
lipidique crée artificiellement. On peut mettre à l’intérieur de cette vésicule toutes les substances qu’on

désire faire rentrer dans la cellule, car cette vésicule va pratiquer ce qu’on appelle une fusion induite
avec la membrane de la cellule et le contenu de cette dernière peut ensuite pénétrer dans la cellule.
b. Micro-injection
On peut introduire à l’aide de micro pipettes de nombreuse copies du gène dans un œuf qui vient d’être
fécondé. Chez les mammifères, l’œuf est prélevé dans l’utérus directement après l’accouplement et on
injecte dès lors le gène dans le noyau. Ensuite il faut encore réimplanter l’embryon dans une mère
porteuse. Malheureusement le rendement est faible et on se sait pas toujours bien où le gène va
s’implanter et de quelle manière il va s’exprimer. Chez les oiseaux cette technique reste difficile car on
ne sait pas réimplanter l’embryon. De plus le développement complet in vitro n’est maîtrisé que
partiellement. Chez les amphibiens, malgré les facilités qu’apportent la fécondation et le
développement en milieu extérieur (grâce aux œufs), il faut transpercer la coque protectrice, ce qui
reste très délicat.
Transposon :
Il existe dans le patrimoine génétique des bactéries, levures, plantes et invertébrés. Il s’agit en fait de
gènes sauteurs ou baladeurs qui peuvent voyager d’un endroit à l’autre du génome et qui peuvent
s’insérer un peu partout, il est dès lors possible d’introduire dans le transposon le gène que l’on veut
insérer. L’avantage est que le gène est en copie unique et qu’il ne s’insère pas n’importe où,
malheureusement nous n’avons pas encore détecté de transposon dans le génome des vertébrés bien
serait possible de se servir de certaines partie du transposon des invertébrés.
Cellules embryonnaires souches (ou cellules souches pluripotentes) : (schéma)
D’où viennent-elles ? Elles proviennent en fait de la partie interne du blastocyste (qui est l’embryon au
stade de plus ou moins 40 cellules). Ce sont des cellules capables d’engendrer tous les tissus de
l’organisme (ce qui représente 200 types de cellules). Comment font-elles ? Vous vous rappelez que
dans ce blastocyste sont encore toutes identiques et c’est seulement par la suite se différencier pour
donner tel type ou tel autre type de cellule. Ces cellules souches ont deux avantages principaux : elles
peuvent être mises en culture car elles se reproduisent indéfiniment, et elles peuvent donner un grand
nombre de cellules. Comment va-t-on pratiquer la trangenèse avec elles ? On va d’abord pendant la
culture insérer le gène choisi à l’aide de diverses méthodes. On va ensuite développer ces cellules non
pas en réimplantant cette cellule dans l’embryon (car en effet les cellules embryonnaires souches ne
sont plus des embryons à part entière) mais bien en l’incorporant à un embryon qu’on réimplantera
chez une mère porteuse. On a ainsi un embryon chimère, c’est à dire un embryon où se confondent
deux types de cellules : l’un avec un génome quelconque et l’autre avec le génome de la cellule
embryonnaire. Etonnamment cela ne pose aucun problème, on a d’ailleurs beaucoup
d’exemples comme celui de la souris où on a un génome à poil blancs et le génome de la cellule
embryonnaire souche à poils noirs. On obtient un souris avec un mélange non uniforme de poils noirs
et blancs.
Cytologie
1. Introduction :
Branche dela bio traitant la structure et les functions cellulaires  comprendre la structure et
les activités  expliquer le fonctionnement de l’organisme (ex: division cellulaire,
disfonctionnement cellulaire, hérédité,…)  place importante
2. Organites cellulaires :
Propres aux eucaryotes (avec noyau)  se situent dans le cytoplame de la cellule 
accomplissent certaines fonctions synthèse, transformations, transport de substances et
déchetes intra-cellulaires.

a. Réticulum Endoplasmique :
i. Structure : tridimensionnelle de réseaux irréguliers limitée par une
membrane  réseaux de cavités applaties qui à l’intérieur de la
membrane constituent une zone de transport. Sur certaines
membranes il y a des ribosomes  rugueux
ii. Rôle : - la plupart des composants membranaires y sont
synthétisés
- produire des sécrétions (matières  sortir cellule)
- chaîne acides aminés y acquiert sa structure tertiaire
iii. Schéma : ???
b. Appareil de Golgi :
i. Structure : constitué de dictyosomes qui sont constitué de
saccules limitées par des membranes simples
ii. Rôle : sécrétion, reçoit les molécules fabriquées dans le Réti
endo. et les transformations. Les saccules sont empilées et
bourgeonnent pour former de petites vésicules qui accumulent
les produits qui seront ajoutés à l’extérieur de la cellule.
c. Noyau :
i. Structure : le plus sensible, double membrane +/- sphérique de
5 micron de diamètre. Dans la membrane, y a des pores
nucléaires  échanges avec cytoplame. Le nucléole (région
spécialisée) assemble des particules contenant ARN +
protéines  ces particules migrent par les pores vers le
cytoplame où elles sont transformées en ribosomes.
ii. Rôle : ADN, …
La respiration cellulaire
Formule :
6 12 6 2 2 2
(glucose) 6 6 6 O ( )C H O O CO H E atp   
 réaction exergonique (qui libère del’énergie)
 cf physiologique énergétique qui extrait des nutriments comme le glucose, l’énergie comprise dans
les molécules. Oxydation  récupère une grande partie e- stocké molécules à haut potentiel
énergétique.
3 étapes : glycolyse, dans le cytoplasme, glucose décomposée, dégradée en 2 acides ; cycle de Krebs ou
de l’acide critique ; chaine respiratoire.
Structure : organites mettant en réserve sous forme d’ ATP par oxydation enzymatique de molécules
nutritives.
Schéma :

Les Membranes Cellulaires
 Eucaryotess  membranes >< virus et prion sans membrane
 Renouvellement constant, partie isolante
 Membrane à la base de l’immunologie
 Structure : 2 parties hydrophobes  lipides ( 2 endroits : une partie), (lipides (phospho, galacto,
glycos ???) et une partie hydrophile.
 Fonctions : - perméabilité  s’oppose à la diffusion libre des ions d’un compratiment cellulaire à
un autre - lien privilégié d’échanges entre compartiments intracellulaires (ou avec extérieur)
de matière et d’énergie
 échanges grâce aux protéines (de reconnaissance, clé-serrure)
L’hérédité
 Théorie chromosomique
 La cellule diploïde comporte deux exemplaires de chaque gène. En effet, ils se trouvent sur
les deux chromosomes d’une même paire.
 Les gamètes par contre sont haploïdes. Ils ne contiennent qu’un seul chromosome (un
exemplaire de chaque gène) de chaque paire.
 Allèles : on appelle allèles les différentes formes que peut prendre un gène. Par exemple,
l’exemplaire du groupe sanguin peut voir trois allèles : A, B, O; ou encore dans les maladies,
il y a différents allèles : un (ou des) allèle(s) normal(maux) ou un allèle muté ( mucoviscidose).
 Formules :
 Cellule diploïde : on utilise deux lettres
Majuscule  caractère dominant (ex : normal = N)
Minuscule  caractère récessif (ex : mucoviscidose = m)
 la cellule peut être : a) homozygote  on a deux allèles identiques soit les deux
récessifs m
m , soit les deux normaux.