Biologie: Ultrastructure et fonctions de la cellule

1. ULTRASTRUCTURE ET FONCTIONS DE LA CELLULE

    1.1        Définition et principes

La cellule est le plus petit commun dénominateur de la matière vivante (Heillbrunn).

              Les 4  grands principes de la théorie cellulaire résument l’importance de la cellule :

• la cellule est l’unité structurale et fonctionnelle des organismes vivants ;
• l’activité d’un organisme dépend de l’activité des cellules ;
• les activités biochimiques des cellules sont déterminées par des structures sous-cellulaires spécifiques ;
• le maintien de la vie dépend de la cellule.

Décrire le vivant c’est d’abord et avant tout décrire la structure et le fonctionnement de la cellule. Cette dernière est présente à tous les échelons du monde vivant. L’organisme unicellulaire microscopique partage avec les organismes géants (séquoia ou rorqual bleu) pluricellulaires la même unité structurale et physiologique.  Les cellules ne sont pas pour autant rigoureusement identiques mais démontrent plutôt une très grande diversité de structure et de fonction selon leur localisation ou leur rôle physiologique. Il faut percer cette apparente diversité pour réaliser que les cellules possèdent toutes une membrane plasmique, un cytoplasme, des organelles, une machinerie métabolique, un code génétique universel et des molécules clés similaires.

1. Description de la cellule composite
2. Description de la cellule composite

1. La membrane plasmique

1. Description

La membrane plasmique se présente comme une bicouche de molécules amphipathiques qui ceinture la cellule.

1. Composition

1. Lipides

1. Phosphoglycérolipides (phospholipides)

Tête polaire du groupe phosphaté qui est hydrophile.

Longues chaînes d’acide gras qui sont tournées vers l’intérieur des bicouches de phospholipides car elles sont hydrophobes.

1. Cholestérol

Également avec une tête polaire hydrophile et une queue hydrophobe

S’insère entre les phospholipides ce qui assure une meilleure cohésion de la membrane plasmique.

                                3)  Glycolipides

On retrouve également des glycolipides avec une tête polaire hydrophile et une queue hydrophobe mais où l’on note l’absence d’un groupe phosphate.

1. Protéines

1. Enchâssées : Ces protéines se retrouvent dans la bicouche de phospholipides où leurs extrémités sont exposées généralement à la face extérieure comme à la face interne de la cellule.

2)  Ancrées : Dans ce cas, les protéines sont d’un seul côté de la membrane

plasmique (interne ou externe) et elles sont rattachées à la membrane de phospholipides par un acide gras.

3) Périphériques : Dans ce dernier cas, les protéines ne sont pas ancrés

dans la membrane plasmique et elle ne pénètrent donc jamais dans la bicouche de phospholipides. Elles s’attachent à des surfaces membranaires comme d’autres protéines par de faibles forces hydrostatiques ou des liens hydrogènes.

3) Le glycocalyx

                                Le glycocalyx est la zone externe de la cellule animale qui comprend beaucoup

                                de composés glucidiques. Cette zone devient en quelques sortes une empreinte

                                spécifique pour chacune des cellules.

                                Exemple de rôle : réponse immunitaire, groupe sanguin, …

1. Fonctions des protéines

1. Rôle dans le transport actif ou non de molécules organiques ou non. Si le transport se fait activement, il y dépense d’énergie (ATP).

1. Rôle enzymatique : Une protéine intramembranaire peut être une enzyme (catalyseur biologique qui transforme la structure moléculaire) dont le site actif se trouve exposé aux substances de la solution adjacente.

1. Rôle réceptrice : Sur une protéine intramembranaire, la partie en contact avec l’extérieur de la cellule peut porter un site de liaison dont la forme épouse celle d’un messager chimique qui favorisera un changement de configuration de la protéine.

1. Rôle d’adhérence : Les protéines intramembranaires de cellules adjacentes peuvent se lier et unir ces deux cellules.

1. Rôle de fixation : Des microfilaments d’acine ou d’autres éléments du cytosquelette peuvent se lier à des protéines membranaires. Cette fonction joue un rôle important dans le maintien de la forme cellulaire et dans la stabilité de certaines protéines.

1. Structures particulières des membranes

1. Généralités

Bien que les cellules soient toutes délimitées par une membrane plasmique certaines cellules possèdent des structures au-delà de la membrane plasmique qui jouent des rôles de protection ou de reconnaissance.

1. Localisation et description

1. Paroi de peptidoglycane des bactéries

Les bactéries possèdent en grande majorité une paroi de peptidoglycane (polymère composé de glucides et d’acides aminés) qui tout en étant ferme mais souple empêche les bactéries d’éclater en milieu hypotonique. Cette paroi ne confère pas de protection en milieu hypertonique (viande salée se conserve bien).

1. Paroi cellulosique des végétaux

Les cellules des végétaux sont entourées d’une paroi rigide mais poreuse de cellulose (polymère du glucose) qui offre une protection mécanique et empêche les cellules d’éclater suite à l’entrée osmotique d’eau.

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