La biologie cellulaire désigne l’étude des cellules et des organites du point de vue structural et fonctionnel (processus vitaux). Ce cours s’intéresse à la structure  d’une cellule eucaryote et à ses différents types ainsi qu’aux méthodes utilisées en biologie cellulaire.

Contenu de la fiche de révision

1. Biologie cellulaire

A) Introduction

a- Généralités

La cellule est l’unité de base du vivant. Délimitée par une membrane et autonome, la cellule représente un état hautement organisé de la matière. Il existe des cellules procaryotes et eucaryotes.

b- Structure d’une cellule eucaryote « modèle »

La cellule est majoritairement composée d’eau (dans le cytoplasme) mais aussi d‘organites de forme, de structure et de fonction déterminées comme la mitochondrie par exemple.

La membrane plasmique délimite la cellule et assure différentes fonctions comme la réception de signaux extracellulaires par exemple. Le cytosquelette est d’ailleurs ancré à la membrane.

La cellule eucaryote possède un noyau, lieu de stockage et de réplication de l’ADN.

c- Les différents types cellulaires

Les cellules eucaryotes diffèrent des cellules procaryotes. D’ailleurs, les cellules animales sont différentes des cellules végétales aussi. Oui je sais, c’est surprenant.

B) Les principales techniques utilisées en Biocell

a- Etude de la cellule par microscopie

Afin d’étudier la cellule, il existe deux grands types de microscopie comme la microscopie photonique ou la microscopie électronique. Chaque type renferme différentes techniques.

On distingue par exemple la microscopie à contraste de phase, la microscopie à fluorescence ou la lumière optique et la microscopie électronique à transmission ou à balayage.

C) La membrane plasmique

a- Structure et composition chimique

Les membranes plasmiques sont composées d’une bicouche lipidique. Cette bicouche contient des phospholipides, du cholestérol, des glycolipides mais également des protéines.

Il existe des protéines intrinsèques (interne à la membre) telles que les protéines transmembranaires. Certaines sont extrinsèques. D’autres possèdent une fraction glucidique, on les appelle glycoprotéines.

On compare la membrane à une « mosaïque fluide » en raison de sa composition et de son comportement dynamique.

b- Rôles et activités physiologiques

La membrane a principalement un rôle de barrière qui permet tout de même les échanges avec le milieu extérieur. En effet, on y retrouve différents systèmes de transports de petites molécules.

Elle est également la première étape des voies de signalisation cellulaire (autocrine, paracrine et diffusible) puisque, grâce à de nombreux récepteurs, elle peut recevoir des signaux.

D) Le cytosquelette

a- Généralités

Le cytosquelette occupe différents rôles capitaux au sein de la cellule : il lui apporte résistance et différentes propriétés mécaniques.

C’est un réseau dynamique, différent d’un squelette osseux, constitué de microtubules, de filaments intermédiaires et de microfilaments.

Chacun de ces éléments a une structure  particulière et une fonction déterminée.

E) Le système endomembranaire

a- Le réticulum endoplasmique

C’est un système complexe de cavités qui existe sous deux formes : il peut être lisse ou rugueux. Le réticulum endoplasmique (RE) rugueux sert à la synthèse et à la translocation des protéines et le RE lisse à la synthèse des phospholipides membranaires.

b- Appareil de golgi

Cet appareil reçoit du matériel provenant du réticulum : il le concentre, le modifie (maturation de protéines) et l’exporte spécifiquement vers la membrane ou les lysosomes.

c- Les endosomes

Les endosomes sont des vésicules issues de la membrane plasmique qui permettent l’apport d’éléments depuis le milieu extérieur vers l’intérieur de la cellule (endocytose).

d- Les lysosomes

Ces vésicules sont issues de l’appareil de Golgi et ont pour rôle de détruire des molécules biologiques, ce sont les « estomacs » de la cellule.

e- Les flux vésiculaires

Toutes ces petites vésicules (lysosomes, endosomes) ne se déplacent pas au gré du courant et de la marée dans la cellule. Leur entrée et leur sortie (flux membranaire) sont d’ailleurs régulées.

F) La mitochondrie

a- Morphologie

C’est la centrale à énergie de la cellule, elle possède une membrane interne ainsi qu’une membrane externe, créant ainsi un espace inter-membranaire.

Elle est constituée d’une matrice mitochondriale qui contient de nombreuses enzymes nécessaire à la production d’énergie (oxydation du pyruvate, β-oxydation des acides gras, cycle de Krebs).

b- Fonctions

La mitochondrie produit de l’ATP, du NADH (phosphorylation oxydative) et permet la synthèse des hormones stéroïdes, en collaboration avec les REL.

Les maladies mitochondriales sont souvent mortelles, il y a une baisse de la production d’énergie (maladie de Huntington).

G) Le noyau

a- Morphologie

C’est le plus gros organite, lieu de stockage, de réplication et d’expression de l’information génétique. Il est constitué d’une enveloppe nucléaire et d’un nucléoplasme.

b- Structure de l’ADN

L’ADN est l’association entre une base (adénine, thymine, guanidine ou cytosine) avec un sucre (désoxyribose) et un phosphate.

Pour être sous forme de chromosomes, il s’enroule autour des histones pour former ce qui s’appelle des nucléosomes. Un chromosome est constitué d’un télomère et d’un centromère.

c- Fonctions du noyau

Le noyau est le lieu où prennent place la réplication de l’ADN et sa transcription en ARN. Les échanges nucléo-cytoplasmiques sont nombreux et vont dans les deux sens (un échange quoi).

d- La mitose

La mitose, ou division cellulaire, modifie fortement la cellule. Le noyau est, par conséquent, lui aussi touché.

e- Pathologies

Le noyau permet la réalisation du caryotype afin de repérer des maladies génétiques. L’analyse de son volume ou de sa fragmentation peut orienter vers l’identification d’un cancer.


2. Histologie

L’histologie est une branche de la biologie qui s’intéresse à la structure des êtres vivants : étude des tissus par exemple. Elle est à la croisée de la biologie cellulaire, de l’anatomie, de la biochimie et de la physiologie.

A) Les tissus épithéliaux

L’épithélium est un tissu qui recouvre la face externe et interne du corps, il est constitué de beaucoup de cellules jointives et de peu de matrice extracellulaire.

Il possède de nombreuses caractéristiques biologiques et structurales et existe sous deux formes : l’épithélium de revêtement et l’épithélium glandulaire.

B) Les tissus conjonctifs

Les tissus conjonctifs s’opposent aux tissus épithéliaux par leur structure : ils sont pauvres en cellules et riches en matrice extracellulaire. Ils assurent des fonctions de soutien et de liaison.

Ils ont également différentes caractéristiques biologiques et structurales et existent sous deux forme : le tissu conjonctif classique et le tissu conjonctif spécial.

Les épithéliums et les tissus conjonctifs sont souvent associés.

C) Les tissus musculaires

Il existe 3 grands types de muscles : lisses, striés et cardiaques. Ils ont chacun une composition tissulaire spécifique et différente de celle des autres.


3. Histologie végétale

A) Particularités structurales

Au niveau cellulaire, les cellules végétales sont plus grandes, ont un « squelette » différent, disposent de vacuoles et d’organites absents de nos cellules : les chloroplastes.

Au niveau histologique, on distingue chez une plante différentes régions : les méristèmes, la feuille, la tige, les racines, les fleurs, les fruits, les grains de pollen et les graines.

B) Particularités physiologiques

Les plantes ont une vie fixée : elles ne sont pas mobiles.

Elles sont capables de produire des glucides.

Elles disposent d’hormones végétales, et de système de circulation de la sève.

Leur reproduction se fait par double fécondation.