Cours de Biologie Cellulaire 1 Ann é
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Université de Monastir INSTITUT SUPERIEUR DE BIOTECHNOLOGIE DE MONASTIR Année Universitaire 2015-2016 Cours de Biologie Cellulaire 1ère Année Raoui Mounir MAAROUFI RM Maaroufi SOMMAIRE CHAPITRE I 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 (Protides, glucides, lipides, acides nucléiques) - ISBM RM Maaroufi SOMMAIRE CHAPITRE II La 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 proté protéines (proté (protéines inté intégré grées ou transmembranaires, proté protéines pé périphé riphériques) 2 – Rôle de la membrane plasmique 2-1 – Transport à travers la membrane plasmique 2-1-1 – Simple diffusion 2-1-2 – Diffusion facilité facilitée ou transport passif (les permé perméases, les canaux ioniques, les ionophores) 2-1-3 – Transport actif (pompes Na+,K+ ATP dé dépendantes, pompes à Ca2+, pompes à protons H+, exemples de transports couplé couplés) - ISBM RM Maaroufi SOMMAIRE CHAPITRE II La membrane plasmique 2-2 – Entrée cellulaire par endocytose 2-2-1 – Pinocytose 2-2-2 – Phagocytose 2-3 – L’ exocytose 2-4 – Les jonctions cellulaires - ISBM RM Maaroufi SOMMAIRE CHAPITRE III Le cytosquelette 1 – Les microtubules 1-1 – Structure moléculaire 1-2 – Organisation (centrosome, centrioles, cils et flagelles) 1-3 – Interaction des microtubules avec les organites cellulaires 2 – Les microfilaments d’actine 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 d’actine avec les autres composants cellulaires 2-4-1 – Association avec la myosine (mé (mécanisme de la contraction musculaire) 2-2-2 – Interaction avec la membrane plasmique 3 – Les filaments intermédiaires 2-1 – Structure, composition et localisation 2-2 – Rôle dans la formation de jonctions intercellulaires - ISBM III – LE CYTOSQUELETTE III - LE CYTOSQUELETTE 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 III – LE CYTOSQUELETTE III - LE 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. III – LE CYTOSQUELETTE 1- Les microrubules 1 – Les microtubules 1-1 – Structure moléculaire diamètre de 22 nm, constitués de tubuline (dimère de tubulines α et β), β) 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. III – LE CYTOSQUELETTE 1 – Les microtubules 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. 1- Les microrubules III – LE CYTOSQUELETTE 1- Les microrubules 1 – Les microtubules 1-2 – Organisation (centrosome, centrioles, cils et flagelles) Cils et flagelles Les microtubules composent l'axonème, l'axe moteur axial des cils et des flagelles des cellules eucaryotes (spermatozoïdes, protistes). Les dynéines sont des protéines qui se déplacent le long des microtubules grâce à l’hydrolyse de l’ATP. III – LE CYTOSQUELETTE 1- Les microrubules 1 – Les microtubules 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. III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 2 – Les microfilaments d’actine 2-1 – Structure, composition et localisation 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...) III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 2 – Les microfilaments d’actine 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). III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 2 – Les microfilaments d’actine 2-3 – Protéines qui se lient à l’actine Les microfilaments d’actine forment, selon un processus contrôlé de polymérisation-dépolymérisation, 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 proté protéines qui se lient à l’actine, la fimbrine, l’ l’α-actinine et la filamine stabilisent les diffé différents types de faisceaux de microfilaments d’ d’actine alors que la myosine I sert aux transport des vé vésicules jusqu’à jusqu’à la membrane plasmique. III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 2 – Les microfilaments d’actine 2-4 – Interaction des microfilaments d’actine avec les autres composants cellulaires 2-4-1 – Association avec la myosine (mé (mécanisme de la contraction musculaire) L'actine et la myosine sont à la base de la contractilité contractilité des sarcomè sarcomères qui sont constitué constitués par un assemblage de filaments parallè parallèles d'actine (filaments minces) et de myosinemyosine-II (filaments épais). Le raccourcissement du sarcomè sarcomère est provoqué provoqué par le glissement des filaments d'actine sur les filaments de myosinemyosine-II (force motrice), dé déclenché clenché par l'hydrolyse de l'ATP III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 2 – Les microfilaments d’actine 2-4 – Interaction des microfilaments d’actine avec les autres composants cellulaires 2-2-2 – Interaction avec la membrane plasmique Les faisceaux de microfilaments d’ d’actine, stabilisé stabilisés par l’ l’α-actinine, sont indirectement lié liées aux inté intégrines transmembranaires au moyen de proté protéines périphé riphériques internes, la taline et a vinculine. III – LE CYTOSQUELETTE 2- Les microfilaments d’ d’actine 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. III – LE CYTOSQUELETTE 3 – Les filaments intermédiaires 3-2 – Rôle dans la formation de jonctions intercellulaires Les kératines sont des filaments intermédiaires qui attachent les zones de jonctions au cytosquelette 2- Les microfilaments d’ d’actine
