UE 2 BIOLLOGIE CELLULAIRE Flashcards
Cellule
→ Plus petite unité capable de manifester, de manière autonome, les propriétés du vivant (=auto-duplication).
→ Unité de base structurale et fonctionnelle du vivant
→ Elle synthétise l’ensemble de ses constituants en utilisant les éléments du milieu extracellulaire
→ Elle croît, se multiplie et enfin meurt
Capacité du vivant
La capacité d’auto-duplication est la propriété princeps du vivant
Cellules procaryotes
→ Cellules sans noyau : ADN libre
→ Proportion chez l’homme : 10^15
Cellules eucaryotes
→ ADN dans leur noyau
→ Organisation structurale plus complexe : compartimentée
→ OG : 10 μm - 30 μm de diamètre
→Proportion chez l’homme : 10^14 réparties en plus de 200 types cellulaires
Cellules eucaryotes animales
→ Limités par une membrane plasmique qui les sépare du monde extérieur
→ Possèdent un noyau qui contient la chromatine baignant dans le nucléoplasme et limité par une enveloppe nucléaire
→ Possèdent un cytoplasme qui est composé du cytosol dans lequel baignent de nombreux organites : RER autour du noyau + REL en périphérie du RER + appareil de Golgi + lysosomes + ribosomes + système endosomal
Diversification des cellules eucaryotes
→ Taille : 10 μm - 30 μm de diamètre mais certaines peuvent atteindre plusieurs centaines de micromètres ex. : ovocyte mature plein en réserve
→ Structure : certaines cellules sont parfaitement sphériques alors que d’autres présentent des prolongements, toutes ne possèdent pas les mêmes organites
→ Fonction : elles peuvent permettre les échanges de molécules au niveau d’un épithélium ou encore la conduction d’un signal électrique suite à la stimulation des récepteurs
Compartimentation
→ Permet l’isolement des produits “dangereux”, la protection des autres
→ Permet aussi d’établir simultanément, mais séparément dans l’espace, des réactions incompatibles entre elles
→ Plus une réaction a lieu dans un volume réduit, pus elle est rapide car le substrat rencontre plus rapidement l’enzyme
Observation
Microscope électronique (e-) 0,2 nm < Microscope optique (photons) 0,2 μm < Œil humain 0,2 mm
Quelques ordres de grandeurs à connaître
Liaisons C-C 10^-10 < Glucose 10^-9 < Hémoglobine 10^-8 < Bactérie 10^-6
Mitochondries - composition
Deux membranes, chacune constituée d’un double feuillet lipidique :
→ Membrane externe : lisse et perméable aux ions et aux petites molécules de poids moléculaire < 5 kDa
→ Membrane interne : repliée en de nombreuses invaginations (= crêtes mitochondriales) très imperméable particulièrement aux ions, aux nucléotides et aux molécules polaires < 5 kDa. Elle contient de nombreux transporteurs et complexes protéiques. Sa teneur en protéine est supérieure à celle de la membrane externe. Les membranes interne et externe n’ont pas la même composition en phospholipides et en protéines.
+ Espace intermembranaire (entre les deux membranes) = EIM
+ Matrice (espace le plus intérieur ou compartiment matriciel) : pH EIM (+ acide car + H^+) < pH matrice (+ alcalin) / contient l’ADN mitochondrial
+ ADN mitochondrial : gènes pour quelques protéines mitochondriales / transcrit dans la mitochondrie / libre dans la matrice
Mitochondries - rôle
Les mitochondries jouent un rôle central dans la cellule eucaryote :
→ Rôle majeur dans la mort programmée de la cellule (= apoptose)
→ Principale machine cellulaire pour synthétiser de l’énergie sous forme d’ATP
→ Synthèse des hormones stéroïdes, de certains phospholipides et d’acides aminés
Mitochondries - caractéristiques
→ Les mitochondries peuvent mesurer de 0,1 à 2 μm et sont présentes en plus grand nombre dans les cellules qui ont besoin d’énergie
→ Elles sont dynamiques et plastiques : capables d’adapter :
→ leur nombre,
→ leur morphologie qui est hétérogène et changeant (“grain ou fil”),
→ leur position en fonction de l’intensité du métabolisme
→ Elles utilisent des moteurs moléculaire pour se déplacer :
→ kinésines dans le sens antérograde, du corps cellulaire à la périphérie (axone)
→ dynéines dans le sens rétrograde
→ Elles ont la possibilité de fusionner ou de fissionner sous l’action des dynamines, telle que OPA1 pour la fusion des membranes internes (nécessite de l’énergie sous forme de GTP)
→ Proportion d’ADN mitochondrial sain et muté varie en fonction des cellules
Chaîne respiratoire
La chaîne respiratoire (= CR) est composée de 5 complexes :
→ 4 complexes d’oxydoréduction situés au niveau de la membrane interne mitochondriale
→ Et le complexe V appelé ATP synthase.
Des électrons entrent dans la chaîne soit par le complexe I soit par le complexe II. Ces électrons vont être transportés vers le complexe III grâce à une navette : le CoEnzyme Q qui est au sien de la membrane interne. Puis, les électrons vont être transportés du complexe III au complexe IV grâce à une autre navette : le Cytochrome C qui est à la surface de la membrane interne (du côté intermembranaire). Le complexe IV réalise l’étape finale de la chaîne d’oxydoréduction en réduisant l’O2 en H2O
Cette CR sert à expulser les protons de la matrice vers l’EIM. Cela crée une différence de concentration de protons entre la matrice (- riche en protons) et l’EIM (+ riche en protons). Cette différence de concentration crée une force promotrice utilisée par l’ATP synthase via son canal à protons pour produire de l’ATP. Elle sert aussi à la sortie et à l’entrée de précurseurs comme l’ADP, le Pi et d’autres comme le pyruvate afin de faire fonctionner le cycle de Krebs
CR - Complexe I
Il s’appelle NADH déshydrogénase
Il est transmembranaire et est une pompe à proton et permet l’oxydation du cofacteur NADH (= forme réduite du cofacteur) pour récupérer ces e-.
CR - Complexe II
Il s’appelle succinate déshydrogénase
Il est transmembranaire mais n’est pas une pompe à proton. Il possède un co-facteur FAD (qui est utilisé sous sa forme réduite FADH2 et qui va s’oxyder)
CR - Complexe III
Il s’appelle CoEnzyme Q Cytochrome C Oxydoréductase
Il est transmembranaire et est une pompe à proton
CR - Complexe IV
Il s’appelle Cytochrome C Oxydase
Il est transmembranaire et est une pompe à protons
ATP synthase
C’est le 5ème complexe moléculaire qui est composé de 2 sous-unités possédant une polarité bien définie :
→ F0 qui est transmembranaire (de la membrane interne). C’est un canal qui laisse passer les protons dans le sens de leur gradient sans consommer d’énergie. Le passage d’un proton dans ce canal (de l’EIM vers la matrice) fait tourner F0 ce qui va modifier la conformation de F1.
→ F1 est la sous-unité catalytique : elle synthétise l’ATP par phosphorylation d’ADP en présence de Pi et de l’énergie fournie par le passage d’un proton. C’est une protéine périphérique non transmembranaire, qui peut se dissocier de la sous-unité F0. aucun proton ne traverse cette sous-unité.
Des protéines de la membrane mitochondriale internet permettent l’entrée des substrats de l’ATP synthase dans la matrice.
Molécules modifiant la chaîne respiratoire
→ La roténone bloque le complexe I donc entraine l’inhibition de la chaîne d’oxydoréduction : plus de consomation d’O2, plus de synthèse d’ATP
L’antimycine A inhibe la fonction du complexe III
→ Le cyanure (CN-) ou le monoxyde de carbone (CO) bloquent le complexe IV : plus de consomation d’O2, plus de synthèse d’ATP
→ Si on ajoute un découplant, il y a perméabilisation de la membrane interne, le gradient de proton entre EIM et matrice se dissipe, découplage entre la respiration et la synthèse d’ATP, transfert d’électrons augmenté, production de chaleur
→ L’oligomycine inhibe l’ATP synthase en agissant sur la sous-unité F0 : plus de consomation d’O2, plus de synthèse d’ATP
Cycle cellulaire
- Série d’événements coordonnés dans l’espace et dans le temps
- Toutes les cellules ne se divisent pas (ex. : les neurones)
Mitose
- Phase du cycle cellulaire au cours de laquelle les chromosomes sont condensés et visibles
- Étapes :
1) Prophase
2) Prométaphase
3) Métaphase
4) Anaphase
5) Télophase
Centrosome
- 2 centrioles + matériel péricentriolaire
- Centre nucléateur des microtubulines (microT)
- Visualisé par marquage à la gamma-tubuline
- Duplication anormale → anomalie de la polarité
Cyclométrie en flux
- Observation et mesure de la quantité d’ADN
- Immunofluorescence : cellules + molécule fluorescente (ex. : DAPI met en évidence le noyau)
- de toutes les phases du cycle
Observation des cellules au cours de la réplication (phase S)
- BrDu : analogue de la thymidine
- Marquage de la thymidine - 3H (autoradiographie)
