1.Généralités

a) Définition de la biologie cellulaire

La biologie cellulaire est l’étude de la cellule, de ses organites et des processus vitaux qui s’y déroulent :

  • Les mécanismes permettant leur survie : division cellulaire, métabolisme, homéostasie, communication
  • Les mécanismes de mort : nécrose et apoptose.

2) Définition de la cellule

La cellule est une unité vivant , c’est même l’unité de base du vivant :

  • C’est une unité spatiale, délimitée par une membrane qui régule les échanges entre la cellule et son environnement.
  • La cellule est une entité autonome capable de réaliser certaines fonctions nécessaires et suffisantes.
  • Elle représente un état hautement organisé de la matière.
  • Toute cellule provient d’une autre cellule grâce au phénomène de division cellulaire.

Il existe 2 types de cellules : les cellules eucaryotes et les cellules procaryotes.

Les cellules contiennent des organites (mitochondries, réticulums endoplasmiques, appareil de golgi) qui sont structurés grâce à des invagination de la membrane (=repliement).

Les virus quant à eux ont une organisation acellulaire et nécessite donc une cellule afin de se développer.

Tous les êtres vivants sont faits d’une ou plusieurs cellules. On distingue d’ailleurs les organismes unicellulaires tels que les bactéries et les levures des organismes pluricellulaires qui présentent un plus haut degré de complexité et donc les cellules sont spécialisées, suite au mécanisme de différenciation.

Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une seule et même cellule et portent donc la même information génétique, dans le noyau.

2. Structure d’une cellule eucaryote modèle :

a) Composition chimique et moléculaire :

Dans une cellule, on retrouve de nombreux éléments :

  • Eau : 70%
  • Protéines : 18%
  • Lipides : 5%
  • ADN et ARN,
  • Molécules simples (acides aminés, sucres)
  • Ions minéraux.

b) Définition d’un organite

En plus de tous ces éléments chimiques, la cellule contient ce qu’on appelle des organites, il s’agit de composants cellulaire de forme, structure et fonction déterminées.

c) La membrane plasmique :

La membrane plasmique permet de définir la limite spatiale d’une cellule. C’est elle qui fait l’interface entre le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire.

  • Composition  : la structure de la membrane est complexe. Il s’agit d’une bicouche lipidique contenant du cholestérol et dans laquelle sont enchâssées un certain nombre de molécules telles que des protéines par exemple qui assurent de nombreuses fonctions biologiques.
  • Rôle et fonction : le rôle principal de la membrane est de faire office de barrière. Elle assure également les échanges et donc le transport de matière. C’est elle qui ancre le cytosquelette et qui permet la réception de signaux extracellulaires.

d) Cytoplasme :

Le cytosol est un milieu plus ou moins homogène dans lequel baignent les organites. C’est l’espace réactionnel de la cellule où siègent de nombreuses réactions enzymatiques :

  • Synthèse de molécules organiques : protéines, glucides, etc.
  • Catabolisme (dégradation) de molécules .
  • Distribution des molécules vers les organites, la membrane ou l’extérieur de la cellule

Le cytoplasme est parcouru par un réseau de fibres appelé cytosquelette, responsable de la structure cellulaire et également des processus de division.

e) Le cytosquelette :

Le cytosquelette assure de nombreuses fonctions pour la cellule telles que le maintien structural, la division cellulaire ou encore l’adhérence et la cohésion inter-cellulaire. Il est constitué de 3 composants :

  • Les filaments intermédiaires
  • Les filaments d’actine
  • Les microtubules

f) Réseau intra-cellulaire de membranes

Le réseau membranaire intra-cellulaire est aussi appelé réseau endomembranaire. Il regroupe un ensemble de compartiments délimités par des membranes tels que le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi ou encore les vésicules.

Le réticulum endoplasmique

Il existe 2 types de réticulums endoplasmiques (RE). Celui qui, sur sa membrane contient des ribosomes (complexes ribonucléiques et protéiques qui permettent la synthèse de protéines) appelé réticulum endoplasmique granuleux et celui qui n’en contient pas, appelé réticulum endoplasmique lisse.

L’appareil de golgi

L’appareil de Golgi fait office d’estomac cellulaire. Il assure 2 types de fonctions :

  • Hétérophagie : digestion de matériel provenant de l’extérieur.
  • Autophagie : digestion de certaines portions de la cellule

g) Mitochondrie et peroxysome : les centrales énergétiques des cellules.

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Les mitochondries renferment leur propre ADN et assure des mécanismes clés tels que la respiration cellulaire qui permet la production d’énergie sous forme d’ATP.

Le peroxysome est entouré par une membrane simple et est présent dans toutes les cellules, excepté les hématies. C’est dans les cellules rénales et hépatiques que leur taille est la plus importante . Leur rôle est de détoxifier la cellule :

  • Dégradation du peroxyde d’hydrogène produit par le métabolisme des mitochondries.
  • Dégradation des acides gras à très longue chaîne

h) Le noyau

Le noyau est le plus gros organite de la cellule, c’est également le site le plus important car c’est lui qui assure le stockage et l’expression de l’information génétique et les mécanismes de réplication (duplication d’ADN).

Cet organite possède sa propre membrane, appelée enveloppe nucléaire. Il est le siège des mécanismes de transcription (ADN en ARN) et a une importance capitale dans le cycle cellulaire.

i) La matrice extra cellulaire

Ce terme collectif est utilisé pour désigner tous les compartiments de l’espace extracellulaire. Cette matrice est produite par les cellules puis est sécrétée dans l’espace extracellulaire.

Les tissus riches en matrice extra cellulaire sont appelés « tissus conjonctifs ».

La matrice extra cellulaire est constituée de macromolécules telles que les glycoprotéines (collagène, laminine) et les protéines pures (élastine) mais aussi de substance fondamentale amorphe (glycosamino glycanes et protéoglycanes).

Elle assure différents rôle tels que l’adhérence et la migration cellulaire. C’est également une réserve de facteur de croissance.

3. Les différents types cellulaires

a) Cellules eucaryotes et procaryotes :

Ces deux types cellulaires disposent d’une membrane plasmique, d’un cytoplasme et sont riches en eau. L’ADN contrôle, chez les procaryotes comme chez les eucaryotes, l’activité de la cellule et lui permet de se reproduire.

Chez les cellules eucaryotes, l’ADN est retrouvé dans le noyau, entouré par la membrane nucléaire tandis que chez les procaryotes, l’ADN est en liberté dans le cytoplasme. Il est régulièrement sous forme circulaire alors qu’on le retrouve sous forme linéaire chez les eucaryotes.

b) Cellules animales et végétales :

Les cellules végétales mesurent en moyen 200µm et sont donc bien plus grosses que les cellules animale qui, elles, mesurent 50µm.

Chez les végétaux, on retrouve différents éléments absents des cellules animales : les chloroplastes (qui assurent la photosynthèse), une grosse vacuole et aussi une paroi externe à la membrane qui confère aux cellules végétales des propriétés de résistance.