Cours de Biologie Cellulaire

Université de Monastir
INSTITUT SUPERIEUR DE BIOTECHNOLOGIE
DE MONASTIR
Année Universitaire 20162016-2017
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 protéines (protéines intégrées ou
transmembranaires, protéines 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)
ionophores)
2-1-3 – Transport actif (pompes Na+,K+ ATP dépendantes, pompes
à Ca2+, pompes à protons H+, exemples de transports 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 (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,
intermédiaires, spécifiques de certaines cellules
(vimentine et desmine [fibroblastes], cytokératine [tissus épithéliaux], neurofilaments [tissu
nerveux]) et 4) des microtubules
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), 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
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’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’actine
2 – Les microfilaments d’actine
2-2 – Assemblage et dissociation des filaments d’actine
Notion de pool cellulaire:
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’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 protéines qui se lient à l’actine, la fimbrine, l’α
l’α-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.
III – LE CYTOSQUELETTE
2- Les microfilaments 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 (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 myosinemyosine-II (filaments épais).
Le raccourcissement du sarcomère est provoqué par le glissement des filaments d'actine sur les filaments
de myosinemyosine-II (force motrice), déclenché par l'hydrolyse de l'ATP
III – LE CYTOSQUELETTE
2- Les microfilaments 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’actine, stabilisés par l’α-actinine,
actinine, sont
indirectement liées aux intégrines transmembranaires au moyen de protéines
périphériques internes, la taline et a vinculine.
vinculine.
III – LE CYTOSQUELETTE
2- Les microfilaments 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’actine