Fonctions Cellulaires de base Flashcards
Fonctions cellulaires de base
- Protection de l’environnement
- Acquisition de nutriments
- Métabolisme
- Communication
- Mouvement
- Renouvellement des molécules
- Catabolisme
- Générer de l’énergie
Fonctions principales des organelles suivantes :
1. Réticulum endoplasmique rugueux
2. Appareil de Golgi
3. Lysosomes
4. Protéasome
5. Vésicules endosomales
6. Cytosquelette
7. Mitochondries
- Réticulum endoplasmique rugueux : Synthèse de protéines destinées entre autres à la membrane cellulaire
- Appareil de Golgi : Assemblage de protéines synthétisées dans le RER
- Lysosomes : Contient enzymes de dégradation
- Protéasome : Destruction de protéines endommagées ou dysfonctionnelles
- Vésicules endosomales : Navette transportant les protéines vers leur destination finale
- Cytosquelette : Mouvement des composantes intracellulaires, mouvement de la cellule, maintien de la polarité
- Mitochondries : Génération d’ATP, synthèse de macromolécules, régulation de l’apoptose
3 grandes classes de fonctions de la membrane cellulaire.
- Transport ionique
- Absorption de macromolécules
- Interaction avec le milieu environnant
6 types de mécanismes d’échanges fondamentaux à travers la membrane cellulaire.
- Diffusion passive
- Diffusion passive facilitée via canal ionique ou protéine de transport
- Transport actif via protéines de transport (nécessite ATP)
- Endocytose
- Exocytose
- Transcytose
3 grandes classes de protéines du cytosquelette
- Microfilaments d’actine
- Filaments intermédiaires
- Microtubules
5 types de filaments intermédiaires
- Lamines
- Vimentine
- Desmine
- Neurofilaments
- Cytokératines
Nommer trois types de jonctions intercellulaires
- Jonctions serrées
- Desmosomes
- Jonctions communicantes (gap junctions)
Structure responsable de la relâche et séquestration cyclique du calcium dans les cellules musculaires.
Réticulum sarcoplasmique
Substance orientant les vésicules endosomales de l’appareil de Golgi transportant leurs protéines vers les lysosomes.
Mannose-6-phosphate
3 voies acheminant des protéines vers les lysosomes.
- Pinocytose
- Autophagie
- Phagocytose
Molécule attachée à une protéine défectueuse l’orientant vers le protéasome.
Ubiquitine
Réaction menant à la production d’ATP par les mitochondries.
Phosphorylation oxydative
Transmission de l’ADN mitochondrial.
Transmission maternelle, car le spermatozoïde perd ses mitochondries ; seuls les mitochondries de l’ovule se transmettent au zygote.
Effet Warburg
- Augmentation d’absorption de glucose mais diminution de production d’ATP ;
- Énergie générée par glycolyse plutôt qu’oxydation, les produits de la glycolyse pouvant être utilisés pour synthèse protéique et lipidique.
Fonction centrale de la mitochondrie autre que la génération d’ATP
Contrôle de l’apoptose
2 éléments permettant de classer les récepteurs cellulaires.
- Mécanisme de signalisation utilisé
- Voie cellulaire activée
3 types de récepteurs cellulaires.
- Récepteurs à activité kinase
- Récepteurs couplés à protéine G
- Récepteurs nucléaires
7 facteurs de croissance et au moins une cellule les sécrétant.
- EGF : macrophages activés, kératinocytes
- TGF-alpha : macrophages activés, kératinocytes
- HGF : fibroblastes et stroma hépatique
- PDGF : plaquettes activées, macrophages, cellules musculaires lisses, cellules endothéliales, kératinocytes
- VEGF : cellules mésenchymateuses
- FGF : macrophages, mastocytes, cellules endothéliales
- TGF-beta : plaquettes, lymphocytes T, macrophages
4 fonctions essentielles de la matrice extra-cellulaire
- Support mécanique
- Contrôle de prolifération cellulaire via stockage de facteurs de croissance
- Échafaudage pour renouvellement cellulaire
- Micro-environnement cellulaire, interactions via intégrines
3 groupes fondamentaux de constituants de la matrice extracellulaire, et un exemple pour chacune.
- Protéines fibreuses structurelles (collagène, élastine)
- Gels hydratés (ac. hyaluronanique, chondroïtine sulfate, héparane sultafe)
- Glycoprotéines adhésives (fibronectine, laminine, intégrines)
Organisation spatiale des fonctions cellulaires de base et son rôle
- De nombreuses fonctions sont compartimentées dans des organites intracellulaires entourées d’une membrane
- Rôle :
1. Isoler certaines fonctions cellulaires dans des compartiments distincts
2. Protéger des constituants intracellulaires contre des enzymes de dégradation potentiellement nocives ou des métabolites toxiques
3. Créer des environnements intracellulaires uniques (ex., pH bas ou calcium élevé) pour le fonctionnement plus efficace de certaines enzymes ou voies métaboliques.
Cytosol
- Fraction semi-liquide du cytoplasme où baignent les organites cellulaires
- Rôle : métabolisme, transport, traduction des protéines
Obtenu par centrifugation (sépare les organites), dernier surnageant
Cytoplasme = cytosol + organites, occupe l’espace situé entre le noyau et la membrane plasmique
Cytosol + cytosquelette = hyaloplasme
4 rôles des mitochondries
- Production d’énergie : ATP/ phosphorylation oxidative
- Apoptose : capteurs de lésions cellulaires qui peuvent initier et réguler des l’apoptose
- Métabolisme anabolique : Production de métabolites intermédiaires
- Site de synthèse de macromolécules : ex. Heme
2 types de réticulums endoplasmiques
- Réticulum endoplasmique rugueux (RER)
-Corps de Nissl (neurones) - Reticulum endoplasmique lisse (REL)
-Réticulum sarcoplasmique (cellules musculaires)
Rugueux=contient de ribosomes
Lisse = pas de ribosomes
Fonction du Réticulum endoplasmique rugueux
(RER)
Synthèse de protéines membranaires, protéines destinées à la sécrétion ou des protéines destinées aux autres organites.
Organite intra-cellulaire composé d’une membrane délimitant sa lumière et couverte de ribosomes.
Fonction des Ribosomes libres
Synthèse de protéines destinées au cytosol
Fonctions du Réticulum endoplasmique lisse
(REL)
Fonctions communes :
1. Synthèse phospholipides membranaires
2. Transport des produits surtout les protéines.
3. Régulation du calcium (stockage/relargage –> contraction musculaire, libération neurotransmetteurs, régulation transcription de certains gènes et métabolisme de certaines enzymes cytoplasmiques)
4. Transformation de molécules (ex. détoxification/Cytochrome P450)
Fonctions spécifiques :
1. Production hormonale
2. Production de glucose (Glucose-6-phosphatase)
3. Production d’acide chlorhydrique (estomac)
3 Fonctions du Réticulum endoplasmique lisse
(REL)
- Production d’hormones stéroïdes
- Synthèse de lipoprotéines
- Modification de composés hydrophobes en molécules solubles
3 Fonctions de l’appareil de Golgi
- Modification des protéines (post-traductionnelles)
- Tri de molécules
- Sécrétion des protéines
3 fonctions du noyau
- Régulation cellulaire
- Prolifération
- Transcription de l’ADN
2 Fonctions des endosomes
- Transport intracellulaire
- Exportation (sécrétion)
3 sites de catabolisme cellulaire
- Protéasomes
- Lysosomes
- Peroxisomes
Fonctions du protéasome
Dégradation de protéines cytosoliques dénaturées ou “taggée” (ubiquitine)
–> Rôle dans réponse immunitaire (cellules présentatrice d’Ag)
–> Rôle dans régulation de voies de signalisation (
dégradation de protéines de régulation et facteurs de transcription)
Fonctions des lysosomes
- Digestion de macromolécules : Protéines, polysaccharides, lipides, acides nucléïques.
- Autophagie : dégradation des organites intracellulaires senesecents
- Desctruction des agents pathogènes après phagocytose
Fonctions du peroxisome
Dégradation des acides gras à très longue chaîne ( générant du peroxyde d’hydrogène dans le processus)
Les peroxysomes contiennent de la catalase, de la peroxydase et d’autres enzymes oxydatives
5 Fonctions du Cytosquelette
- Mouvement des organelles et protéines intracellulaires
- Mouvement de la cellule
- Maintien de la forme de la cellules
- Maintien de l’organisation intracellulaire
- Maintien de la polarité cellulaire (épithélium)
Composantes du cytosquelette
- Microfilaments (ex. actine)
- Filaments intermédiaires (ex. kératines)
- Microtubules
Rôle de la membrane plasmique
- Protection
- Communication (entre les cellules et avec matrice extracellulaire)
- Acquisition de nutriments
Organisation de la membrane plasmique
Bicouche lipidique fluide comprenant :
1. Lipides amphiphiles (Phospholipides) :
-« queues » hydrophobes isolées du milieu aqueux
-« têtes » hydrophiles orientées vers le milieu extracellulaire ou le cytosol.
2. Cholestérol (fluidité)
3. Protéines membranaires (transport, interactions)
Distribution des phospholipides dans la membrane plasmique
Distribution asymmetrique (activité des flippases) :
* Feuillet externe : phosphatidylcholine et sphingomyéline
* Feuillet interne : phosphatidylsérine (charge négative) et phosphatidylethanolamine
* Les deux feuillets : Phosphatidylinositol et cholestérol
NB. Glycolipides seulement sur la face externe (contribuent au glycocalyx extracellulaire)
Phospholipides surexprimés sur le feuillet externe de la membrane plasmique
- Phosphatidylcholine
- Sphingomyéline
Phospholipides surexprimés sur le feuillet interne de la membrane plasmique
- Phosphatidylsérine (charge négative)
- Phosphatidylethanolamine
Avec les acides sialiques, également chargés négativement : barrière bloquant la diffusion des résidus chargés à travers la membrane.
Phospholipides retrouvés sur les deux feuillets de la membrane plasmique
- Phosphatidylinositol
- Cholestérol
Distribution et fonctions du Phosphatidylinositol sur la membrane plasmique
- Les deux feuillets
- Sur le feuillet interne :
1. Phosphorylé – > échafaudage électrostatique pour les protéines intracellulaires
2. Hydrolysé par la phospholipase C –> seconds messagers intracellulaires (diacylglycérol et inositol trisphosphate)
Distribution et fonctions des glycolipides et sphingomyéline
- Feuillet externe (face extracellulaire)
- Glycolipides
-Gangliosides : liaisons sucre complexes
-Acides sialiques : charge négative
–> interactions électrostatiques : recrutement cellules inflammatoires et fusion spermatozoïde-ovule
Distribution et fonctions de la Phosphatidylsérine sur la membrane plasmique
- Feuillet interne
- Fonctions
1. Barrière électrostatique (charge négative)
2. Interactions electrostatiques avec les protéines
3. Signal d’apoptose quand sur la face externe ( “eat me” signal)
4. Co-facteur de la coagulation (plaquettes)
Radeaux lipidiques
(lipid rafts)
Microdomaines de la membrane plasmique, riches en cholestérol, en sphingolipides et DHA
Structures rigides dans la membrane
Rôle des radeaux lipidiques
(lipid rafts)
- Fusion des membranes dans l’exocytose (via complexe SNARE)
- Propagation de l’influx nerveux (libération des neurotransmetteurs)
- Signalisation cellulaire (concentration des protéines/récepteurs comme celui de l’insuline)
Radeaux lipidiques
(lipid rafts)
- Microdomaines de la membrane plasmique, riches en cholestérol, en sphingolipides et DHA
- Structures rigides dans la membrane :
1. Fusion des membranes dans l’exocytose (via complexe SNARE)
2. Propagation de l’influx nerveux (libération des neurotransmetteurs)
3. Signalisation cellulaire (concentration des protéines/récepteurs comme celui de l’insuline)
3 impacts de l’organisation géographique des composants de la membrane plasmique
- Interactions cellule-cellule et cellule-matrice
- Signalisation intracellulaire
- Sites spécialisés de bourgeonnement ou de fusion des vésicules.
3 Rôles des protéines et de glycoprotéines membranaires
- Transport des ions et des métabolites
- Absorption de macromolécules en phase fluide et médiée par les récepteurs
- Interactions cellule-ligand, cellule-matrice et cellule-cellule.
4 mécanismes par lesquels les protéines s’associent à la bicouche lipidique de la membrane plasmique
- Intégrales ou transmembranaires : +sieurs segments α-hélicoïdaux relativement hydrophobes qui traversent la bicouche lipidique.)
- Attache à la face cytosolique : modifications post-traductionnelles (ex., farnesylation) ou ajout d’ac.palmitique
- Attache à la face extra-cellulaire : via les liens glycosylphosphatidylinositol (GPI)
- Périphériques : Associées de manière non covalente avec de véritables protéines transmembranaires.
2 rôles des protéines transmembranaires
- Transmission de forces mécaniques (ex., cytosquelette ou MEC)
- Transmission de signaux à travers la membrane
2 types d’interactions des protéines membranaires
- Interactions protéine-protéine à l’intérieur de la membrane
- Interactions avec les protéines extracellulaires et/ou intracytoplasmiques (génèrent des domaines disctincts, ex. complexes d’adhésion focale)
De nombreuses protéines de la membrane plasmique fonctionnent comme de grands complexes : 2 mécanismes de leur aggrégation
- Agrégation sous le contrôle de molécules chaperonnes dans le RER
- Diffusion latérale dans la membrane plasmique, suivie d’une formation de complexe in situ (ex. récepteurs des cytokines)
2 mécanismes par lesquels des composants peuvent être confinés à des domaines précis de la membrane plasmique
- Radeaux lipidiques
- Interactions intercellulaires protéine-protéine ( ex. jonctions serrées)
3 interactions protéine-protéine qui participent au maintien de la polarité cellulaire
- Interactions intercellulaires protéine-protéine intercellulaire (ex jonctions serrées)
- Interactions avec la MEC
- Interactions entre protéines membranaires et cytosoliques (cytosquelette)
Glycocalyx
- Revêtement à la surface externe de la membrane plasmique constitué de :
-Oligosaccharides complexes sur des glycoprotéines et des glycolipides
-Chaînes de polysaccharides attachées à des protéoglycanes membranaires intégrés. - Barrière chimique et mécanique
3 grands Mécanismes du transport membranaire
1.Diffusion passive (≠ ATP, suit gradient)
-Libre (O2 et CO2)
-Facilitée :
* Canaux (pores hydrophiles spécifiques ex. aquaporine)
* Transporteurs (protéines changent de conformation pour transporter une molécule)
2.Diffusion active (ATP, contre gradient)
-Pompes
-Transporteurs (co-transporteurs)
3.Endocytose : Absorption médiée par les récepteurs et absorption en phase liquide
gradient : concentration et/ou électrique
Potentiel de membrane : différence de potentiel électrique (voltage) de chaque côté de la membrane cellulaire (face interne chargée négativement)
3 Molécules qui peuvent traverser la membrane par diffusion passive libre
- Petites molécules non polaires : O2 et Co2
- Molécules hydrophobes : ex. stéroïdes (estradiol et VitD)
- Petites molécules polaires ( H2O, diffusion lente)
2 types de molécules qui ne peuvent pas traverser la membrane cellulaire par diffusion passive
- Grandes moélcules polaires (>75 Da) : ex. glucose (180 Da)
- Ions (charge et hydrophilie)
Nécessitent canaux et transporteurs
Canaux vs transpoteurs
Canaux :
* Pores protéiques hydrophiles
* Mouvement rapide de solutés
* Restriction par taille et charge
* Transport toujours passif
Transpoteurs
* Liaison spécifique à leur ligand
* Changement conformationnel pour transférer le ligand à travers la membrane
* Transport relativement lent
* Transport actif ou passif
2 types de transport actif par les transporteurs
- ATPases : utilisent directement ATP
ex. MDR (multidrug resistance protein) : pompe molécules polaires (chimiothérapie) hors de la cellule = résistance au traitement - Non- ATPases : dépendent du gradient de Na+ généré par une ATPase (pompe Na+-K+)
MDR (multidrug resistance protein)
- ATPase (utilise directement ATP)
- Pompe molécules polaires (chimiothérapie) hors de la cellule
- Résistance au traitement
2 mécanismes par lesquels l’eau traverse la membrane cellulaire
- Diffusion passive libre (diffusion lente)
- Canaux (aquaporines, ex. tubules rénaux)
Aquaporine
- Protéine transmembranaire
- Forme un canal (transport passif facilité)
- H2O, H2O2 et autres petites molécules
Mouvement de l’eau = passif / gradient de concentration des solutés
Hypertonicité vs hypotonicité
Excès de sels/solutés extracellulaires / cytoplasme ->
mouvement net de l’eau hors de la cellule
vs
Milieu extracellulaire dilué -> entrée d’eau dans la cellule
Mécanisme de prévention de l’hyperhydratation cellulaire
ATPases membranaires pompent ions inorganiques (ex. Na+) hors de la cellule
–> Lésion celullaire (ex. ischémie, toxin) -> perte de l’abilité de généere de l’énergie-> oedème osmotique -> rupture cellule
Métabolites et protéines chargées cytoplasmiques -> attraction d’ions de charge contraire -> ↑ osmolarité intracellulaire
Conditions de fonctionnement des enzymes cytosoliques vs lysosomiales
Cytosoliques: actives à pH 7.4 et svt régulées par Ca2+
vs
Lysosomiales : pH 5 ou moins
Rôle des ATPases membranaires dans la régulation des concentration de Ca2+ and H+
Endocytose
- Absorption de fluides ou de macromolécules par la cellule
- Selon la taille des vésicules : pinocytose (“cellular drinking”) or phagocytose (“cellular eating”).
3 formes/types d’endocytose
- Phagocytose
- Pinocytose et potocytose
- Endocytose médiée les récepteurs
2 mécanismes de l’endocytose
- Endocytose médiée par la cavéoline (potocytose)
- Endocytose médiée les récepteurs (clathrine)
2 types d’endocytose impliquant la clathrine
- Phagocytose
- Endocytose médiée par les récepteurs
Phagocytose
- Forme d’endocytose où de grandes particules (cellules, ou débris cellulaires, bactéries) sont transportées dans la cellule (vacuoles alimentaires)
- Macrophages et PNN
Littéralement : “consommation de cellule”
Pinocytose
- Forme d’endocytose où une cellule absorbe de petites quantités de fluide extracellulaire.
- Nombreux types cellulaires
- Se déroule en permanence
- Petites vésicules
- Pas de fusion avec les lysosomes (≠ à phagocytose)
littéralement, “le fait de boire pour une cellule”
Potocytose
- Variante de la pinocytose
- Utilise cavéoline (protéine d’enrobage, sur le côté cytoplasmique de la membrane plasmique)
- Cavités ∈ récepteurs membranaires (folate) et radeaux lipidiques en plus de la cavéoline.
- Vacuoles ou vésicules formées dans les cavéoles (cavéoles singulières) + petites / pinocytose.
- Utilisée pour : transcytose, absorption de folates, régulation de la signalisation transmembranaire et l’adhésion cellulaire (internalisation des récepteurs et des intégrines)
Transcytose
Processus par lequel la cellule introduit de petites molécules dans la cellule pour les transporter à travers la cellule en vue de leur libération de l’autre côté de la cellule
Utilise potocytoce (cavéoline)
Endocytose médiées par les récepteurs
- Forme d’endocytose où les récepteurs de la surface cellulaire sont utilisés pour capturer une molécule cible spécifique.
- Récepteurs (protéines transmembranaires) regroupés dans des régions de la membrane plasmique qualifiées de puits mantelés (ou recouverts de clathrine).
- Permet aux cellules de capter, dans le liquide extracellulaire, de grandes quantités de molécules qui sont relativement rares
puits mantelés : protéines du manteau du côté cytoplasmique des puits
La clathrine : protéine de structure du manteau la plus étudiée
Exocytose
Type de transport en vrac de molécules en dehors de la cellule.
* Vésicule contenant les molécules à libérer fusionne avec la membrane cellulaire
* Inclut : recyclage des endosomes, libération de matières non digérées des lysosomes, la délivrance transcytotique de vésicules et l’exportation du contenu des vacuoles sécrétoires (Ex. Hormones peptidiques (e.x., insulin) , cytokines, neurotransmeteurs)
3 exemples d’endocytose médiée par les récepteurs
- Récepteurs de la Transferrine (fer)
- Récepteurs du LDL (cholestérol)
- EGFR
Déficit du récepteur du LDL = hypercholesterolémie familiale
Description du processus d’endocytose
- Invagination de la membrane -> vésicules recouvertes de clathrine (∈ récepteurs avec ligand et milieu extracellulaire (pinocytose de phase liquide)
- Perte de clarthrine et fusion avec endosome (mileu acide)
- Maturation progressive : endosome précoce (pH≈ 6)-> endosome tardif (↓ pH, ≈ 4)
- Séparation récepteur-ligand et relargage des ligands dans le cytosol
- Recyclage à la membrane (ex transférrine et récepteur LDL) ou fusion avec lysosomes pour dégradation (EGFR; régulation)
Rôle du cytosquelette
- Soutien de la membrane plasmique (forme globale de la cellule)
- Maintien de la polarité cellulaire
- Organisation des organelles intracellulaires
- Migration cellulaire
3 grandes classes de protéines du cytosquelette
- Microfilaments d’actine
- Filaments intermédiaires
- Microtubules
Microfilaments d’actine
- Protéines globulaires d’actine (G-actin)
- Fibrilles de 5-9 nm de diamètre (F-actin)
- Structure en double hélice
- Polarité (ajout de monomère à l’extrémité “positive” du brin et retrait à l’extrémité “négative” - “tapis roulant” d’actine)
2 Rôles des microfilaments d’actine
- Structure et forme de la cellule (par connexion à la membrane plasmique)
- Mouvement (par sa liaison à la myosine; ex. transport vésiculaire, régulation de la barrière épithéliale, migration cellulaire, contraction musculaire)
Filaments intermédiaires
- Polymères de protéines (multiples brins de protéines fibreuses enroulés ensemble)
- Diamètre moyen :10 nm de diamètre
- Plusieurs variétés constituées d’un type protéique différent (ex. kératine et lamines nucléaires)
- Plus stables/durables : rôle structurel dans la cellule, Résistance à la tension, maintien de la morphologie cellulaire, ancrage du noyau et des autres organites
- Expression spécifique aux tissus
6 exemples de filaments intermédiaires
- Vimentine : cellules mésenchymateuses (fibroblastes, endothelium)
- Desmine : cellules musculaires
- Neurofilaments : axones des neurones
- GFAP (glial fibrillary acidic protein) : cellules gliales
- Cytokératines : cellules épithéliales ; 30 aine / lignée cellulaire (ex. poumon vs GI)
- Lamines : lamina nucléaire (forme du noyau et régulation de la transcription)
Microtubules
- Fibres du cytosquelette ≈ 25 nm de diamère
- Protéines de tubuline arrangées en un tube
- Chaque protéine de tubuline composée de deux sous-unités, α-tubuline et β-tubuline.
- Très dynamiques et polarisées
-extremité “+” : intégrée au centre d’organisation des microtubules (MTOC ou centrosome) près du noyau, associée aux centrioles appariés
-extrémité “+” : addition ou soustraction de dimères de tubuline
4 Rôles des microtubules
- Transport vésiculaire (dynéine <-rétrograde + à - ; kinésine -> antérograde (− à +)
- Ségrégation des chromatides soeurs durant la mitose
- Compants des cils primaires, cils vibratiles et flagelles
- Résistance à la compression
Les 5 phases du cycle cellulaire
- G0 : cellule quiescente
- G1 : croissance pré-synthèse
- S : synthèse de l’ADN
- G2 : croissance pré-mitotique
- M : mitose
Les 2 points de contrôle du cycle cellulaire et leur rôle.
- Contrôle G1-S : évalue l’intégrité de l’ADN avant d’en entamer la réplication
- Contrôle G2-M : évalue la précision de réplication d’ADN avant la division cellulaire
Les 2 caractéristiques principales des cellules souches.
- Auto-renouvellement
- Division asymétrique (une cellule se différenciera et l’autre demeure une cellules souche)
Les 2 variétés de cellules souches.
- Embryonnaires (Totipotentes)
- Tissulaires
3 exemples de niches tissulaires où l’on retrouve des cellules souches
- Follicules pileux
- Bases des cryptes intestinales
- Canaux de Hering (foie)
