la cellule - IFSI de Troyes
publicité
JMM IFSI 2015-2016/AS/LA CELLULE LA CELLULE NOTIONS Tous les organismes vivants sont formés de cellules. Ces dernières peuvent être peut indifférenciées ou au contraire très spécialisées dans une tâche bien précise. Mais qu’il s’agisse d’une cellule épithéliale ou d’un neurone, toutes les cellules qui composent un organisme sont issues d’une même cellule mère : l’ŒUF. Entité des êtres vivants, si les cellules peuvent présenter une grand diversité, il existe un certain nombre de caractères communs qui permettent de définir une cellule type et de comprendre la physiologie. Ainsi nous aborderons de manière simplifiée les éléments à minima qui composent une cellule type, à savoir : - la membrane cytoplasmique - le cytoplasme - le noyau - les inclusions cytoplasmiques suivantes o ribosomes o mitochondries o appareil de Golgi ANATOMIE CELLULAIRE (SIMPLIFIEE) I/ LA MEMBRANE CELLULAIRE Très fine, la membrane cellulaire ou cytoplasmique permet la séparation entre le milieu extérieur et le milieu intérieur. Constituée de phospholipides, de glycolipides, de cholestérol et de protéines, disposés en double couche, elle permet les échanges entre les deux milieux soit de manière passive, soit de manière active. II/ LE CYTOPLASME Le cytoplasme se représente comme un gel (hyaloplasme) contenant de nombreuses substances en dissolution et des organites (inclusions) en suspension. Le hyaloplasme est constitué en grande partie d’eau, de protéines, de glucose, d’acides aminés, d’acides gras, de lipides, d’ARN (qui servira au transport des matériaux, ARNt), de sels minéraux (notamment du Potassium), etc. Il est le carrefour de toutes les réactions biochimiques. 1 JMM IFSI 2015-2016/AS/LA CELLULE III/ LE NOYAU Banque de données de la cellule, véritable « disque dur », le noyau est séparé du cytoplasme par la membrane nucléaire. Il est formé par un milieu liquide dans lequel se trouve les chromosomes, support des gènes et des protéines. Les chromosomes et les gènes, formés d’ADN sont le support du code génétique (régulation du métabolisme cellulaire et transmission des caractères héréditaires). Les protéines formeront de l’ARN, qui par duplication et transcription des gènes permettront aux informations génétiques de sortir du noyau. On parlera d’ARN messager (ARNm). IV/ LES INCLUSIONS CYTOPLASMIQUES a/ les ribosomes Pour faire simple, les ribosomes sont le siège des productions cellulaires. Véritables machines outils, ils puisent les matériaux dont ils ont besoin dans le hyaloplasme. b/ les mitochondries Elles sont présentes dans toutes les cellules et sont les centrales d’énergie de la cellule. Elles contiennent les enzymes qui vont permettrent l’oxydation des combustibles (glucose en particulier) et sont le lieu de la synthèse d’ATP. Elles seront particulièrement abondantes dans les cellules qui consomment beaucoup d’énergie comme celles des muscles par exemple. c/ l’appareil de Golgi L’appareil de Golgi est le lieu de maturation et de stockage des productions cellulaires avant leur exportation. PHYSIOLOGIE CELLULAIRE (SIMPLIFIEE) Entité anatomique de l’organisme, la cellule en est aussi l’unité fonctionnelle. L’ensemble des activités des cellules représente les fonctions de l’organisme. Si ces activités sont variées et nécessitent une spécialisation cellulaire poussée, le principe du fonctionnement cellulaire (métabolisme) est commun à l’ensemble. Par les échanges à travers la membrane cytoplamique, elles peuvent disposer des matériaux nécessaires à la synthèse (anabolisme) d’éléments plus complexes, à la dégradation (catabolisme) d’éléments complexes en éléments plus simples. Toutes ces activités sont ordonnées, réglées et controlées par le noyau qui détient (par les gènes) les données du fonctionnement cellulaire. I/ LES ECHANGES MEMBRANAIRES Toute substance qui pénétre ou qui sort de la cellule doit traverser la membrane cytoplasmique. Le mode de passage (actif ou passif) et sa rapidité dépendront des propriétés de la membrane et des caractères physico-chimiques de la substance. a/ les échanges passifs Ils concernent les petites molécules qui peuvent traverser les « pores » de la membrane. C’est le cas du Chlore, de l’eau et d’autres petites molécules chargées négativement. 2 JMM IFSI 2015-2016/AS/LA CELLULE Ils concernent également les molécules liposolubles (qui se disolvent dans les graisses formant la membrane). C’est le cas des acides gras, de l’Oxygène, du gaz carbonique et de tous les éléments liposolubles. On parlera de transport par diffusion. Qu’il s’agisse d’un transport par les pores ou grace à la liposolubilité, ce mode d’échanges obéit aux lois de l’osmose. b/ les échanges actifs Si tous les échanges obéissaient aux lois de l’osmose, il y aurait un parfait équilibre entre le milieu intérieur et le miieu extérieur. Ce n’est pas le cas. A titre d’exemple IONS POTASSIUM (K) SODIUM MILIEU EXTRACELLULAIRE 5 mE/l 142 mE/l MILIEU INTRACELLULAIRE 150 mE/l 20 mE/l Ils existe donc des échanges spécifiques, autorisés par des protéines appelées « pompes ». Ces échanges actifs sont grands consommateurs d’énergie. c/ cas particulier de la phagocytose Grande consommatrice d’énergie, la phagocytose est la possibilité que possèdent certaines cellules de déformer leur membrane pour, soit inclure dans leur cytoplasme (endocytose) des éléments extérieurs soit les rejeter (exocytose). II/ METABOLISME CELLULAIRE ET ENZYMES a/ le métabolisme Tous les éléments nécessaires au fonctionnement de la cellule lui sont apportés sous forme de nutriments. On parlera de nutriments énergétiques pour les glucides et lipides et de nutriments plastiques (ou de construction) pour les protéines. Ces nutriments devront subir des transformation biochimiques pour être exploités. b/ les enzymes ou diastases La dégradation d’éléments complexes en éléments plus simples (ou le contraire) est due aux enzymes ou diastases. Il s’agit de substances biochimiques de nature protéique qui permettent simplement par leur présence (ils ne rentrent pas dans la réaction), à faible dose et à basse température certaines réactions. On en connaît plus de 2000. De plus leur activité n’est possible que dans certaines conditions environnementales (quantité, pH, température, etc.) L’ORGANISME 3 JMM IFSI 2015-2016/AS/LA CELLULE Tout organisme est formé d’appareils et/ou système, eux-mêmes composés d’organes constitués de tissus, assemblages de cellules identiques. Toutes ces cellules aussi spécifiques soient-elles sont issues d’une seule et même cellule : l’œuf. Ce dernier est la résultante de la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde. I/ LA MULTIPLICATION (OU DIVISION) CELLULAIRE La multiplication cellulaire est le phénomène primordial à la croissance et à la vie de tout être pluricellulaire. Si certaines cellules se renouvellent très vite (la peau) d’autres ont perdu cette capacité (neurones). Il existe deux types de division cellulaire : la mitose et la méïose. a/ la mitose La mitose correspond à la division cellulaire qui permet aux cellules filles d’avoir le même caryotype (carte chromosomique) et le même génotype (quantité et qualité des gènes) que la cellule mère. Ainsi chez l’homme le nombre de chromosomes est de 22 paires plus la paire XY soit 46 chromosomes. Les cellules issues de la division cellulaire mitotique auront 46 chromosomes et seront en tous points identiques à la cellule mère. Cette division permet à l’organisme de se développer (croissance) et/ou de se restaurer (cicatrisation par exempel). b/ la méïose Division cellulaire particuliière, elle concerne les cellules reproductrices (ovule et spermatozoïdes). Si l’œuf issu de la fécondation possède le même caryotype que les géniteurs, il est nécessaire que les cellules reproductrices ne possède que la moitié des chromosomes de l’espèce. Dans cette division, la cellule mère ne transmet aux filles que la moitié de ses chromosomes et la moitié de ses gènes, ces derniers de manière aléatoire. II/ LE CONTROLE DE LA DIVISION CELLULAIRE a/ la vitesse de reproduction Elle est très variable. Les cellules les moins spécialisées se multipliant plus vite que les cellules spécialisées. On en connaît mal les mécanismes (pourquoi la taille d’un organe donné est-elle constante ?). b/ les oncogènes La cancérologie (oncologie) a permit de découvrir que dans l’ADN existe des gènes capables de transformer une cellule normale en cellule cancéreuse (qui se divise sans cesse). Ces gènes (on en connaît une trentaine) se nomment les oncogènes. Ils interviendraient au cours de la vie fœtale en induisant la division et la différenciation cellulaire sous le contrôle d’autres gènes. III/ LA DIFFERENCIATION CELLULAIRE Bien qu’étant issues d’une cellule unique l’œuf, les cellules qui forment un organisme seront différenciées de part leur anatomie et leur physiologie, même si elles possèdent des structures de base communes. 4 JMM IFSI 2015-2016/AS/LA CELLULE C’est au cours de la vie embryonnaire que cette différenciation s’effectuera. Les cellules du bouton embryonnaire vont dès la deuxième semaine se spécialiser. Ainsi, de l’extérieur vers l’intérieur, l’embryon présentera 3 feuillets : - l’ectoblaste qui fournira l’épiderme, ses annexes et le tissu nerveux - le mésoblaste à l’origine du squelette, des muscles, du tissu conjonctif, de l’appareil circulatoire et des organes génito-urinaires - l’endoblaste qui donnera les glandes digestives, les épithélia digestif et respiratoire. Fort de ce qui précède, on désigne : - tissu, ensemble de cellules identiques - organe, ensemble de différents tissus pour une même fonction - appareil, ensemble de différents organes pour une même fonction - système, un seul tissu pour plusieurs fonctions IV/ LA COMMUNICATION ENTRE LES CELLULES Toutes les cellules, proches comme éloignées, entretiennent des communications entre elles. Ces moyens de liaison et/ou de reconnaissance sont le fait de la présence de récepteurs. a/ l’adhérence contact Au niveau de la membrane cytoplasmique se trouvent des molécules qui réalisent une véritable carte d’identité cellulaire. Ainsi par réaction chimique une cellule est capable d’identifier ses voisines. b/ les récepteurs membranaires Hormis le contact, les cellules communiquent aussi à distance. Des protéines spécialisée situées dans la membrane cytoplasmique et/ou nucléaire sont capables de recevoir des informations ou des ordres véhiculés par des substances chimiques (hormones par exemple) et d’induire ou de modifier le travail de la cellule cible (fabrication du lait par exemple). ------------------------------------------------- 5
