Cours_de_Biologie_Cellulaire_Agreg_Interne_2012

Introduction générale
Qu’est-ce qu’une cellule eucaryote ?
Le premier objectif de ce chapitre est d’abord de dégager les caractéristiques d’une cellule.
On considère alors deux groupes d’êtres vivants constitués de cellules : les Procaryotes et les Eucaryotes.
- Les Procaryotes (bactéries…) ont une structure cellulaire : un compartiment (cytoplasme) délimité par
une membrane plasmique doublée d’une paroi. Mais ils ne possèdent ni noyau ni organites délimités par
des membranes. Ordre de grandeur de taille : 1µm (10-6m)
- Les Eucaryotes ont aussi une structure cellulaire : un compartiment (cytoplasme) délimité par une
membrane plasmique. Mais ils possèdent aussi un noyau (délimité par une double mb) contenant l’ADN,
ainsi que des organites délimités par une ou deux membranes. Le cytoplasme est dit compartimenté.
Ordre de grandeur de taille : 10 à 100µm.
Remarque : les virus sont de taille bien inférieure (mesuré en nm, 10-9 m). Ils n’ont pas une structure cellulaire,
avec une membrane. Ils sont uniquement constitués d’un assemblage de protéine (la capside) qui contient
l’information génétique. Ils sont des parasites absolus et ne peuvent se reproduire (en particulier dupliquer leur
ADN) que grâce à l’équipement cellulaire d’une cellule hôte, ils ne sont pas capables d’un fonctionnement
autonome. Ils sont donc aux limites du vivant.
Ce 1er chapitre a pour but de dégager les grandes caractéristiques des cellules eucaryotes.
Les Eucaryotes peuvent être unicellulaires ou pluricellulaires.
Les organismes unicellulaires ont une cellule plurifonctionnelle : elle peut réaliser les différentes fonctions d’un
être vivant : reproduction, apport en nutriments, élimination des déchets…
Les organismes pluricellulaires sont constitués d’un grand nombre de cellules plus spécialisées dans une fonction
particulière. Nous envisagerons 2 exemples : la cellule acineuse pancréatique, spécialisée dans la sécrétion de
protéines et la cellule du parenchyme palissadique, spécialisée dans la réalisation de la photosynthèse.
L’objectif est d’étudier l’organisation structurale de ces cellules, c’est-à-dire comment elles sont organisées, quels
sont leurs constituants. Bref répondre à la question « comment c’est fait ? ».
Mais on cherchera aussi à montrer que la cellule est une unité fonctionnelle, on mettra en évidence son
fonctionnement, les processus qui s’y déroulent. « Comment ça marche ? »
Attention de ne pas confondre la structure et la fonction mais aussi à ne pas les séparer. On cherchera donc les
liens, les relations entre structure et fonctions : en quoi la structure d’une cellule est adaptée à la fonction qu’elle
réalise.

PARTIE 1. LA CELLULE ACINEUSE PANCREATIQUE, UNE CELLULE ANIMALE
SPECIALISEE DANS LA SECRETION PROTEIQUE
Introduction : La cellule acineuse pancréatique est notre modèle de cellule animale. La particularité métabolique
des cellules animales est d’être hétérotrophe. Qu’est-ce que l’hétérotrophie ? L’hétérotrophie se définit d’abord
par rapport à un élément : les cellules animales sont en général hétérotrophes pour le C et pour le N. Une cellule
hétérotrophe pour le C a besoin d’un apport extérieur de matière organique carbonée (chaque cellule de votre
organisme reçoit des molécules organiques, des glucides par exemple, nécessaires au métabolisme énergétique).
Est-ce que les cellules hétérotrophes ont des structures, ou des organites spécifiques ? La cellule acineuse
pancréatique appartient au pancréas : quelle localisation et quels rôles ?
Il s’agit d’une cellule spécialisée : elle produit des protéines qu’elle exporte dans l’intestin, quels sont les signes de
sa spécialisation ? En quoi la structure de la CAP est-elle adaptée à sa fonction ?
Mais au-delà de cette spécialisation, quels sont les caractéristiques partagées par toutes les cellules eucaryotes ?
I. LA CELLULE ACINEUSE PANCREATIQUE : LOCALISATION ET ROLES
A. Le pancréas, une glande sécrétrice mixte
Le pancréas est situé à proximité de l’estomac, dans la première anse de l’intestin grêle, l’anse duodénale. Il pèse
environ 80g chez l’Homme. Il est relié au duodénum par le canal pancréatique. Une partie de ses sécrétions
passent donc dans l’intestin grêle, le canal pancréatique est très proche du canal biliaire en provenance du foie et
de la vésicule biliaire. Une observation du pancréas au microscope optique montre deux types de structures.

1) Les îlots de Langherans et la fonction endocrine
Ils forment des amas de cellules pleins et en général apparaissent plus clairs (mais cela dépend de la coloration).
Ils correspondent à seulement 1% du volume du pancréas. Ils sont très richement irrigués, parcourus par un
dense réseau de capillaires sanguins. Leur rôle est la synthèse des hormones de régulation de la glycémie.
Cellules β : insuline rôle hypoglycémiant
Cellules α : glucagon rôle hyperglycémiant
Les hormones sont libérées dans le sang, c’est-à-dire le milieu intérieur : sécrétion endocrine.
2) Les acini pancréatiques et la fonction exocrine
Constituent 99% du volume. Un acinus est un amas de cellule à peu près sphérique, mais creux au centre, c’est la
lumière. En coupe, les cellules sont disposées en couronne autour de cette lumière.
La lumière de l’acinus communique avec un canal, les canaux de chaque acinus convergent vers des canaux
interlobulaires qui forment ensuite le canal pancréatique. Par ailleurs, les acini sont parcourus par un réseau de
capillaires. Les cellules acineuses fabriquent et libèrent des protéines dans la lumière puis dans ces canaux et
enfin dans l’intestin. L’intestin correspond physiologiquement au milieu extérieur : la sécrétion est exocrine.
B. Les cellules acineuses du pancréas exocrine
Les cellules du pancréas exocrine sont impliquées lors de la digestion, chaque acinus fabrique le suc pancréatique
qui permet de digérer les aliments
- Les cellules centroacineuses libèrent de l‘eau et des ions minéraux, en particulier des ions HCO3
- qui
ajuste le pH du suc. Un pH basique est optimal pour les activités enzymatiques.
- Les cellules acineuses synthétisent et libèrent des protéines à fonction d’enzymes ou des proenzymes
(précurseurs inactifs).
Glucosidases : hydrolysent des glucides complexes (polymères) en plus simples, exemple amylase hydrolyse
l’amidon en glucose.
Protéases : hydrolysent les protéines en acides aminés, ou en peptides plus simples. Exemple trypsine, libérée
sous forme de trypsinogène (précurseur), chymotrypsine libérée sous forme de chymotrypsinogène
(précurseur)
Nucléases : des ribonucléases dégradent l’ARN, des désoxyribonucléases dégradent l’ADN.
…
Toutes les enzymes sont de nature protéique, la cellule acineuse pancréatique est donc le siège d’une importance
synthèse protéique suivie d’une sécrétion de ces protéines, le plus souvent sous forme inactive.
II. LA CELLULE ACINEUSE PANCREATIQUE, UNE STRUCTURE POLARISEE
A. Observation d’une cellule acineuse pancréatique
Encadré technique Le microscope optique se révèle limité en grossissement pour l’observation de la structure fine
de la cellule (0,2µm). Si on veut détailler l’ultrastructure, il faut utiliser un microscope électronique (0,2nm). La
taille de la cellule est d’environ 10µm de longueur.
Préparation de l’échantillon : fixation chimique de l’échantillon
Après déshydratation l’échantillon est pris dans un bloc de résine
On réalise des coupes ultrafines grâce à un microtome (lame) 50 à 100nm
Puis on le place dans le microscope, une enceinte où le vide a été réalisé, et on fait passer un faisceau d’électrons
qui seront plus ou moins arrêtés par les constituants cellulaires. Après passage dans l’échantillon, le faisceau est
récolté sur une zone de mesure : image en 2D de zones ayant plus ou moins laissé passer le faisceau, MET.
MEB : même principe mais l’échantillon est recouvert par une fine couche de métal (platine par exemple), puis on
mesure le faisceau d’électrons réfléchi par l’échantillon : fait apparaître le relief de l’échantillon. .

Microscope
optique
Microscope
électronique à
transmisison
Techniques d’étude de la cellule: observations eu microscope optique et
au microscope électronique à transmission
Le microscope optique se révèle limité en grossissement pour
l’observation de la structure fine de la cellule (0,2µm). Si on veut détailler
l’ultrastructure, il faut utiliser un microscope électronique (qui permet de
distinguer des objets jusqu’à environ 0,2nm). La taille de la cellule est
d’environ 10µm de longueur.
Préparation de l’échantillon :
-fixation chimique de l’échantillon
-Après déshydratation, l’échantillon est pris dans un bloc de
résine
-On réalise des coupes ultrafines grâce à un microtome (lame) 50
à 100nm
-Puis on le place dans le microscope, une enceinte où le vide a été
réalisé, et on fait passer un faisceau d’électrons qui seront plus
ou moins arrêtés par les constituants cellulaires.
- Après passage dans l’échantillon, le faisceau est récolté sur une
zone de mesure : image en 2D de zones ayant plus ou moins
laissé passer le faisceau, MET.
Un objet (organite…) dit dense aux électrons, a peu laissé passer le
faisceau, il apparaît plus sombre.
A l’inverse, un objet peu dense aux électrons, laisse passer le faisceau et apparaît clair.
MEB : le principe est le même mais l’échantillon est recouvert par une fine couche de métal (platine par exemple),
puis on mesure le faisceau d’électrons réfléchi par l’échantillon : fait apparaître le relief de l’échantillon.