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Cours de Biologie Cellulaire
Chap.II1- Le cytosquelette
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SOMMAIRE
Chapitre 1 : Organisation générale de la cellule
1. Propriétés fondamentales communes aux différents types de cellules
2. Classification des cellules
2.1. Cellules procaryotes: organisation générale d’une bactérie.
2.2. Cellules eucaryotes : organisation de la cellule animale, de la cellule végétale, exemple
d’un eucaryote unicellulaire.
3. Constituants de base de la cellule :
3.1. Eau
3.2. Sels minéraux
3.3. Molécules organiques (acides nucléiques, protéines, glucides, lipides)
Chapitre 2 : Membrane plasmique
1. Propriétés de la membrane plasmique
1.1. Structure et ultrastructure
1.2. Le modèle de la mosaïque fluide
1.2.1. Organisation et rôle des lipides
1.2.2. Organisation des protéines
· Protéines intégrées (transmembranaires)
· Protéines de surface (périphériques)
2. Rôle de la membrane plasmique
2.1. Transport à travers la membrane plasmique
2.1.1. Simple diffusion
2.1.2. Diffusion facilitée ou transport passif (les perméases; les canaux ioniques, les
ionophores)
2.1.3. Transport actif (pompes ATP à Na+ / K+ ; les pompes à Ca++ ; les pompes à
protons H+ ; exemples de transports couplés)
2.2. Pénétration cellulaire par endocytose
2.2.1. Pinocytose
2.2.2. Phagocytose
2.3. L’exocytose
2.4. Les jonctions cellulaires
Chapitre 3 : Le cytosquelette
1. Les microtubules
1.1. Structure moléculaire
1.2. Organisation (Centrosome, Centriole, Corpuscules basaux, cils et flagelles)
1.3. Interaction des microtubules avec les organites cellulaires
2. Les microfilaments
2.1. Structure, composition et localisation
2.2. Assemblage et dissociation des filaments d’actine
2.3. Protéines qui se lient à l’actine
2.4. Interaction des microfilaments avec les autres composants cellulaires :
2.4.1. Association de la myosine aux microfilaments (mécanisme de la contraction
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musculaire)
2.4.2. Interaction entre les microfilaments et la membrane plasmique
3. Filaments intermédiaires
3.1. Structure, composition et localisation
3.2. Rôle dans la formation des jonctions intercelulaires
Chapitre 4 : Organites cellulaires et compartimentation fonctionnelle
1. Organites à double membrane assurant la conversion d’énergie: les mitochondries et
les chloroplastes
1.1. Structure, ultrastructure et principales fonctions des mitochondries
1.2. Structure, ultrastructure et principales fonctions des chloroplastes
2. Le noyau
2.1. Structure et organisation du noyau interphasique
2.1.1. Nombre, taille et forme du noyau
2.1.2. Les chromosomes en interphase
2.1.3. Organisation de la chromatine
2.1.4. Le nucléole
· Structure et composition du nucléole
· Multiplicité des gènes codant pour les ARNr (les organisateurs nucléolaires,
NOR)
· Synthèse des précurseurs des ARNr chez les eucaryoytes et auto-assemblage
des ribosomes à partir de leurs constituants macromoléculaires
2.1.5. L’enveloppe nucléaire
2.2. La reproduction cellulaire chez les eucaryotes
2.2.1. Reproduction et cycle cellulaire
2.2.2. Déroulement du cycle cellulaire
· Phase G1, S, G2 et M
· Les étapes de la mitose, le caryotype
· Les étapes de la méiose (division réductionnelle et division équationnelle)
3. Le système endomembranaire
3.1. Réticulum endoplasmique : Structure, Rôle physiologique, Biogenèse
3.2. Appareil de Golgi : Structure et Rôle physiologique
3.3. Les lysosomes : Structure et différentes voies d’évolution des lysosomes
3.4. Les Peroxysomes : Structure et Rôle physiologique
OBJECTIFS PRINCIPAUX DU COURS :
- Revoir la théorie cellulaire
- Comprendre la différence entre une cellule procaryote et une cellule eucaryote
- Comprendre la différence entre une cellule animale et une cellule végétale
- Savoir la structure et la fonction de chacun des organites cellulaires
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Chapitre 3
Le cytosquelette
1. Les microtubules
1.1. Structure moléculaire
1.2. Organisation (Centrosome, Centriole, Corpuscules basaux, cils et flagelles)
1.3. Interaction des microtubules avec les organites cellulaires
2. Les microfilaments
2.1. Structure, composition et localisation
2.2. Assemblage et dissociation des filaments d’actine
2.3. Protéines qui se lient à l’actine
2.4. Interaction des microfilaments avec les autres composants cellulaires :
2.4.1. Association de la myosine aux microfilaments (mécanisme de la contraction
musculaire)
2.4.2. Interaction entre les microfilaments et la membrane plasmique
3. Filaments intermédiaires
3.1. Structure, composition et localisation
3.2. Rôle dans la formation des jonctions intercelulaires
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Le cytosol est constitué d’un hyaloplasme, un milieu hyalin et homogène dans lequel baignent les
organites et les inclusions cellulaires; il s’agit de la dernière phase obtenue après ultracentrifugation
différentielle, possède une organisation et une architecture dues à l’existence d’un cytosquelette
constitué de microfilaments protéiques polymérisés.
Il est composé de :
- 85% d’eau
- acides aminés, glucose, protéines le plus souvent enzymatiques, ARNm, ARNt
- globules lipidiques, particules de glycogène
- cytosquelette
Le cytosquelette est un réseau de structures filamenteuses de protéines polymérisées de manière
réversible responsables du maintien ou des changements affectant la morphologie de la cellule et des
mouvements cellulaires.
Le cytosquelette possède un rôle de squelette cellulaire, mouvements ou motilité cellulaires (en
association avec d’autres protéines, facultés très importantes d’adaptation. La forme de la cellule, sa
locomotion et sa division dépendent du cytosquelette ainsi que le trafic intracellulaire d’organites et
vésicules.
Le cytosquelette comprend 1) des filaments non spécifiques communs à toutes les cellules, 2) des
microfilaments d’actine, 3) des filaments intermédiaires, spécifiques de certaines cellules (vimentine et
desmine [fibroblastes], cytokératine [tissus épithéliaux], neurofilaments [tissu nerveux]) et 4) des
microtubules.
1. Les microtubules :
1-1 – Structure moléculaire
Diamètre de 22 nm, constitués de tubuline (dimère de tubulines a et b), irradient à partir d'un centre
organisateur proche du noyau : le centrosome ou centre cellulaire, forment le fuseau mitotique lors de
la mitose, structure constituée de 13 protofilaments, chacun est un polymère de tubuline. La
polymérisation est orientée, elle va de l'extrémité - à l'extrémité +. L'extrémité - se trouve en général
au niveau du centrosome.
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1-2 – Organisation (centrosome, centrioles, cils et flagelles)
Centrosome
Le centrosome ou centre cellulaire est un organite de petites dimensions qui existe dans toutes les cellules
animales susceptibles de se diviser.
Structure et constitution chimique
Le centre cellulaire est un organite de petites
dimensions qui existe dans toutes les cellules
animales susceptibles de se diviser.
Il se compose d’une paire de centrioles,
perpendiculaires l’un à l’autre, constitués
chacun de 9 triplets de microtubules organisés
en cylindres de 0,15 à 0,25 mm de largeur sur
0,3 à 0,7 mm de longueur, entourés de
matériel amorphe appelé matériel
péricentriolaire.
Cils et flagelles
Les microtubules composent l'axonème, l'axe moteur axial des cils et des flagelles des
cellules eucaryotes (spermatozoïdes, protistes).
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Les dynéines sont des protéines qui se déplacent le long des microtubules grâce à l’hydrolyse de
l’ATP.
1-3 – Interaction des microtubules avec les organites cellulaires
Ex. les microtubules maintiennent l’intégrité de l’appareil de Golgi. En présence de colchicine
(entraîne une dépolymérisation des microtubules, l’appareil de Golgi se fragmente et se disperse
mais reste toutefois fonctionnel.
Ex. les vacuoles d’ endocytose sont guidées
par les microtubules et transportées grâce à la
kinésine ou à la dynéine.
Parmi les MAP (microtubule-associated
proteins) la dynéine et la kinésine utilisent
l'énergie d'hydrolyse de l‘ATP pour se
déplacer de façon unidirectionnelle le long
d'un microtubule, portant des vésicules à leur
autre extrémité. Les dynéines transportent les
vésicules vers l'extrémité - des microtubules,
et les kinésines déplacent le chargement vers
l'extrémité +. De telles protéines motrices sont
en grande partie responsables de l'organisation
spatiale et des mouvements dirigés des
organites dans le cytoplasme.
2 – Les microfilaments d’actine
2-1 – Structure, composition et localisation
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Les plus fins, diamètre moyen de 6 nm, présents à forte concentration dans presque toutes les
cellules eucaryotes, faisceaux de microfilaments formant de longs câbles le long de la membrane
plasmique, structure en double hélice, fixation de différentes protéines modifiant la forme et la
fonction des microfilaments (ces protéines peuvent lier plusieurs microfilaments entre eux, les
attacher à la membrane plasmique...)
2-2 – Assemblage et dissociation des filaments d’actine
Notion de pool cellulaire: les protéines du cytosquelette, actine et tubuline par exemple, existent
sous forme dépolymérisée en équilibre avec la forme polymérisée. L’actine peut exister sous une
forme soluble (actine G) ou polymérisée (actine F).
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2-3 – Protéines qui se lient à l’actine
Les microfilaments d’actine forment, selon un processus contrôlé de polymérisationdépolymérisation, des structures cellulaires telles que les microvillosités, les points de contact
focaux d’adhérence à la MEC, ou encore les lamellipodes et les pseudopodes impliqués dans la
motilité cellulaire et les phénomènes d’endocytose
Parmi les protéines qui se lient à l’actine, la fimbrine, l’a-actinine et la filamine stabilisent les
différents types de faisceaux de microfilaments d’actine alors que la myosine I sert aux transport
des vésicules jusqu’à la membrane plasmique.
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2-4 – Interaction des microfilaments d’actine avec les autres composants cellulaires
2-4-1 – Association avec la myosine (mécanisme
de la contraction musculaire)
L'actine et la myosine sont à la base de la
contractilité des sarcomères qui sont constitués
par un assemblage de filaments parallèles d'actine
(filaments minces) et de myosine-II (filaments
épais).
Le raccourcissement du sarcomère est provoqué
par le glissement des filaments d'actine sur les
filaments de myosine-II (force motrice),
déclenché par l'hydrolyse de l'ATP
2-2-2 – Interaction avec la membrane plasmique
Les faisceaux de microfilaments d’actine, stabilisés
par l’a-actinine, sont indirectement liées aux
intégrines transmembranaires au moyen de
protéines périphériques internes, la taline et a
vinculine.
3 – Les filaments intermédiaires
3-1 – Structure, composition et localisation
Diamètre entre 7 et 11 nm, composition en protéines dépend du type de cellule, diversité de structure
biochimique, assemblages différents d'un tissu à l'autre, sillonnent tout le cytoplasme, mais se
regroupent en faisceaux ou bien restent isolés, selon la cellule considérée, 5 différentes espèces
biochimiques : les kératines épithéliales, les neurofilaments de la plupart des neurones, les filaments de
desmine des cellules musculaires, les filaments gliaux des cellules gliales et les filaments de vimentine
des cellules d'origine mésenchymateuse.
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3-2 – Rôle dans la formation de jonctions intercellulaires
Les kératines sont des filaments intermédiaires qui attachent les zones de jonctions au cytosquelette.
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