Les organites semi-autonomes Mitochondrie-Chloroplaste

TD 3 : Les organites semi-autonomes Biologie Cellulaire
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Les organites semi-autonomes
Mitochondrie-Chloroplaste
I-Généralités
Les mitochondries sont des organites présents dans toutes les cellules eucaryotes
aérobies. Les plastes, en particulier les chloroplastes sont présents dans la cellule
végétale. Les mitochondries et les chloroplastes sont des organites semi-autonomes
c.à.d. en partie indépendants de l’ADN nucléaire, car ils contiennent leur propre
ADN et par conséquent, ces organites sont capables de synthétiser leurs protéines.
MITOCHONDRIE
II-Définition
La mitochondrie est un organite cellulaire possédant une double membrane. Elle est
responsable de la production sous forme d’ATP de la majeur partie de l’énergie
nécessaire à la cellule (la respiration).Elle possède son propre génome, elle est le
siège des étapes indispensables au métabolisme des différents molécules.
II : Structure de la mitochondrie
La mitochondrie est limitée par une enveloppe formée de deux membranes :
membrane externe et membrane interne. Elles sont très différentes dans leur
composition et leurs fonctions. Ces deux membranes délimitent trois milieux: l’espace
extra mitochondrial qui est le cytoplasme de la cellule, l’espace intermembranaire et
la matrice (Fig. 1). La membrane interne se replie pour former de nombreuses crêtes,
ce qui a pour conséquence d'augmenter sa surface totale. La base d'une crête est
souvent constituée par une structure tubulaire étroite appelée tube de jonction de crête
qui établit une communication entre l'espace intérieur de la crête et l'espace inter
membranaire périphérique de la mitochondrie.
Figure 1 : Schéma représentant l’ultrastructure d’une mitochondrie
III Membranes mitochondriales
Les principaux constituants chimiques des membranes de la mitochondrie sont les
lipides et les protéines.

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constituants
Membrane mitochondrie externe
Membrane mitochondrie
lipides
-Taux 40%
-Phospholipides
-Peu de cholestérol
-Taux 20%
-Phospholipides
-Peu de cholestérol
Protéines
-Taux 60%
*perméases passives : Porines
(molécules < 10000Da)
*complexe transporteur
(molécules > 10000Da)
*complexe d’entrée du cholestérol
-taux80%
*4 complexes enzymatiques de la chaine
respiratoire.
*complexe I : NADH désydrogénase
* complexe II :succinate déshydrogénase
*complexe III : complexe cytochrome
b-c1
*complexe IV: complexe cytochrome
oxydase.
*perméase spécifiques actives
(transporteurs ATP, ADP, pyruvate).
*Complexe enzymatique ATP
synthétase.
*Cytochrome P450 (synthèse des
hormones stéroïdes).
Caractéristiques
Très perméable
Perméabilité sélective
II-1- Contenu de l’espace inter-membranaire
Comme la membrane mitochondriale externe est très perméable ; la composition de
l’espace inter-membranaire est voisine du hyaloplasme. C’est un milieu de transit
pour toutes les molécules PM ≤ 10000 ; il contient des protons H+, ADP, ATP,
enzymes………etc.
II-2-Matrice mitochondriale
Granules denses aux éléctrons ; cations Ca+2 ; Mg+2 ; mitoribosomes ; ADN en
plusieurs copies (circulaire ; double hélice ; absence d’histones) ; ARN, et ARNt ;
nombreuses enzymes (cycle de Krebs ; duplication, transcription ; et traduction …..)
et de nombreux métabolites.
Chaîne respiratoire « chaîne de transfert d’électrons » (fig. 2)
C’est un ensemble de 5 complexes enzymatiques situés dans la membrane interne et
chacun de ces complexes est constitué de plusieurs sous-unités protéiques (le nombre
varie selon le complexe).
-Complexe I : NADH-ubiquinone oxydoréductase.
-Complexe II : succinate-ubiquinone oxydoréductase.
-Complexe III : ubiquitinol cytochrome c oxydoréductase.
-Complexe IV : cytochrome c oxidase.

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-Complexe ATPase : facteur couplage : la synthèse de l’ATP dans la matrice, à
partir de l’ADP et du phosphate
Cette chaîne de transport contient également :
- Le coenzyme Q (CoQ) diffuse dans la membrane interne. Il établit une navette des
électrons du complexe I au complexe III.
- Le cytochrome c est situé dans l’espace intermembranaire. Il établit une navette des
électrons du complexe III au complexe IV.
Figure 2 : Organisation de la membrane mitochondriale interne.
IV-Fonctions de la mitochondrie
1-Respiration cellulaire (fig.3) : La respiration cellulaire comprend une série de
réactions chimiques assez complexes qui consistent à l'extraire l'énergie des
molécules complexes comme le glucose, et la convertir en ATP. Elle comprend trois
stades qui permettent de libérer l'énergie emmagasinée dans le glucose :
a. La glycolyse qui a lieu dans le cytosol.
b. Le cycle de Krebs qui a lieu dans la matrice de la mitochondrie.
c. La phosphorylation oxydative qui a lieu dans la membrane de la mitochondrie.
Figure 3 : Les étapes de la respiration

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2-Synthèse protéique
La présence d’ADN et de mitoribosomes permet à la mitochondrie de synthétiser une
partie de ses protéines. Exemple : cytochrome b codé par le génome mitochondrial,
ATPase (une partie codé par ADN mitochondrial l’autre codé par ADN nucleaire).
3-synthèse de nombreux précurseurs
La mitochondrie assure la synthèse des précurseurs de la biogenèse des acides gras ;
acides aminés, des glucides de l’urée.
**Mitochondries participent, avec le réticulum endoplasmique à la biosynthèse des
hormones stéroïdiennes grâce à des cytochromes P450 mitochondriaux.
*** La mitochondrie est le lieu de la respiration cellulaire. Elle convertit grâce aux
enzymes ATP synthases, le glucose en molécule énergétique, l’ATP. Ce processus a
lieu au cours du « cycle de Krebs » (Fig.4).
Figure 4: Cycle de Krebs

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Les chloroplastes
I-Définition
Les chloroplastes sont des organites présents dans le cytoplasme de cellules
eucaryotes végétales. Ils sont caractérisés par leurs pigments ; les chlorophylles et
les caroténoïdes ; qui assurent l’absorption de l’énergie solaire qu’ils transforment en
énergie chimique au cours de la photosynthèse.
-Les chloroplastes appartiennent à une famille d'organites appelés les plastes . On
distingue 3 types de plastes:
 Les chloroplastes, où a lieu la photosynthèse: ils contiennent chlorophylles et
caroténoïdes
 Les chromoplastes: ils contiennent une grande quantité de caroténoïdes.
 Les leucoplastes, sans pigment, servant au stockage de protéines, de lipides ou
d'amidon.
II-Structure des chloroplastes
La taille des chloroplastes est de l'ordre du micron. Ils prennent souvent la forme de
disques aplatis de 2 à 10 microns de diamètre. Le chloroplaste est un organite
composé de deux membranes séparées par un espace inter membranaire. Il contient un
réseau membraneux constitué de sacs aplatis nommés thylakoïdes qui baignent dans
le stroma (liquide intra-chloroplastique). Les thylakoïdes contiennent de la
chlorophylle (pigments verts) et des caroténoïdes (pigments jaune orange). Un
empilement de thylakoïdes se nomme granum (au pluriel : des grana) (Fig.1). De plus,
ces organites contiennent de l'ADN circulaire (dont la taille et la structure rappellent
celui d’une bactérie) et des ribosomes leur permettant de se dupliquer seuls. D'autre
part, le stroma contient quelques réserves sous forme d'amidon ou de gouttelettes
lipidiques.
Figure 1 : Schéma représentant l’ultrastructure d’un chloroplaste.