Chapitre 3LA CELLULEChapitre 3LA CELLULE

Gilles BourbonnaisCours compensateursUniversité Laval

1. Introduction

Premiers organismes terrestres (450 M années)

Structure générale d'une cellule animale eucaryote

• Frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule et compartimentation interne

• Union des cellules entre elles

• Échanges entre le cytosol et le liquide interstitiel

2. La membrane cellulaire (3-7)

p. 3-9

Structure de la membraneStructure de la membrane

• Épaisseur : 7 à 8 nm

• Deux feuillets visibles au microscope électronique

Composition chimiqueComposition chimique

• Lipides Phospholipides (et glycolipides)

Cholestérol (15% à 50% des lipides)

• Protéines

• Glucides

Comportement des phosphoglycérolipides face à l'eau:

Groupement phosphate polaire hydrophile

Acides gras non polaires hydrophobes

Les phospholipides mélangés à l’eau peuvent former des liposomes, petites sphères formées d’une double couche de molécules.

Les phospholipides mélangés à l’eau peuvent former des liposomes, petites sphères formées d’une double couche de molécules.

Modèle de la mosaïque fluideModèle de la mosaïque fluide

• Deux couches de phospholipides

Les molécules se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres

• Protéines à la surface et à travers

• Polysaccharides attachés aux lipides ou aux protéines

• Cholestérol entre les phospholipides

Cholestérol : rôle dans le maintien de la fluidité de la membrane

LIPIDESLIPIDES

• Phospholipides (deux couches)

• Cholestérol (15% à 50 % du total des lipides)

Propriétés d’une membrane de phospholipides :Propriétés d’une membrane de phospholipides :

Peut se réparer d’elle-mêmeSi la membrane est percée ou déchirée, les molécules de phospholipides qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se rapprocher et fermer l’ouverture.

Peut varier facilement sa tailleSi on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent aux autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut réduire sa taille si on enlève des molécules.

Deux sphères peuvent fusionner pour en former une plus grande

Permet à une sphère de se diviserIl suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour obtenir deux sphères.

Protéines de la membraneProtéines de la membrane

• Transport

• Enzymes

• Récepteurs

• Adhérence entre les cellules

Glycoprotéines très variables d'un individu à l'autre.Permettent au système immunitaire de distinguer ses cellules des cellules étrangères.

Glycoprotéines très variables d'un individu à l'autre.Permettent au système immunitaire de distinguer ses cellules des cellules étrangères.

Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines)

Passage de substances à travers la membrane peut se faire:

• Par transport passif (sans dépense d ’énergie)

• Par transport actif (avec dépense d ’énergie)

3. Le transport membranaire (3-10)

3.1 Transport passif (3-10)

• Diffusion simple

• Diffusion facilitée

• Osmose

3.1.1 Diffusion simple (3-10)

Une substance diffuse suivant son gradient de concentration : de la zone la plus concentrée à la zone qui l’est moins.

Gradient = différence

Le gradient de concentration entre deux milieux c'est la différence de concentration entre les deux milieux.

Perméabilité sélectivePerméabilité sélective

La double couche de lipides est perméable:

• Aux molécules très petites (H2O, CO2, O2)

• Aux molécules liposolubles (hydrophobes, non polaires)

La double couche de lipides est imperméable:

• Aux grosses molécules et à la plupart des molécules solubles dans l’eau.

• Aux ions (K+, Cl-, Na+ )

Des protéines de la membrane permettent le passage de ce qui ne peut passer à travers les lipides :

• Forment des canaux à travers la membrane

OU

• s’associent aux molécules à transporter et les déplacent dans la membrane

N.B. Ces canaux sont généralement spécifiques : une seule substance bien précise peut les traverser et aucune autre.

Donc, ce n'est pas n'importe quelle substance qui peut traverser la membrane = perméabilité sélective.

Les canaux de la membrane sont souvent formés de plusieurs sous-unités :

Canal de membrane

Certains canaux peuvent s'ouvrir et se fermer :

Exemple: canal ionique permettant le passage d ’anions

Transporteurs de membrane:Transporteurs de membrane:

• Peuvent se faire et se défaire rapidement

• Certains peuvent se fermer et s’ouvrir

==> changement de perméabilité de la membrane

• Sont souvent très sélectifs

Exemple de protéine de transport

Canal ouvert

Canal fermé

3.1.2 Diffusion facilitée (3-12)

La diffusion se fait par l ’intermédiaire d ’une protéine de la membrane.

N .B.

• Pas de dépense d ’énergie

• Se fait selon le gradient de concentration

3.1.3 Osmose (3-13)

Côté dilué

= hypotonique

Côté dilué

= hypotonique

Côté plus concentré

= hypertonique

Côté plus concentré

= hypertonique

Membrane perméable à l’eau

L’eau se déplace du côté hypotonique (dilué) au côté hypertonique (concentré en soluté)

L’osmose, c’est l’eau qui se déplace en suivant son gradient de concentration

L’osmose, c’est l’eau qui se déplace en suivant son gradient de concentration

Les molécules de soluté diminuent le nombre de molécules d'eau qui sont libres de se déplacer. L'eau se déplace de là où les molécules libres sont abondantes à là où il y en a moins.

Molécules d'eau non libres

Molécules d'eau libres

L’eau traverse la membrane des cellules :

• En passant entre les molécules de phospholipides

• En passant par des canaux protéiques spécifiques aux molécules d’eau : les aquaporines

Les aquaporines (on en connaît plus de 200 sortes différentes) sont particulièrement nombreuses dans des cellules comme celles des tubules du rein et des racines des plantes où le passage de l’eau joue un rôle important.

Peter Agre s’est mérité le Nobel de chimie 2003 pour sa découverte des aquaporines en 1988

Dans la membrane, les aquaporines forment des complexes de quatre canaux accolés

molécules d’eau

Hypertonique

Hypotonique

Globules rouges en milieu:• Isotonique• Hypotonique• Hypertonique

Globules rouges en milieu hypertonique

SANGLIQUIDE

INTERSTITIELLIQUIDE

INTRACELLULAIRE

INTESTIN

REINS

Que se produirait-il si le sang devenait hypertonique ?

Et s’il devenait hypotonique ?

L’osmose joue un rôle important dans le déplacement des liquides dans l’organismeL’osmose joue un rôle important dans le déplacement des liquides dans l’organisme

Un poisson vivant en eau de mer est-il en milieu hypo, hyper ou isotonique?

Eau

(par osmose)

Sel

(par diffusion)

Comment le poisson peut-il survivre?

L’eau de mer est hypertonique

3.2 Transport actif (3-15) :

• Besoin d ’une source d ’énergie

• Peut se faire CONTRE le gradient de concentration

• Nécessite un transporteur (protéine de transport)

• Besoin d ’une source d ’énergie

• Peut se faire CONTRE le gradient de concentration

• Nécessite un transporteur (protéine de transport)

Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite un transporteur) MAIS:

Transport actifTransport actif

Transport actif permet aux cellules de conserver un milieu intérieur différent du milieu extérieur:

Transport en vracTransport en vrac

• Exocytose

• Endocytose

Endocytose

Exocytose

Phagocytose d’une bactérie par un globule blanc

Phagocytose d’un vieux globule rouge par un globule blanc

4. Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi (3-19)

Le réticulum endoplasmique

Ribosomes

L'appareil de Golgi

5. Mitochondrie (3-20)

Tous les glucides peuvent se transformer en glucose.

Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire

Tous les glucides peuvent se transformer en glucose.

Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire

1 glucose + 6 O26 CO2 + 6 H2O + Énergie

5.2 Production d'énergie par respiration

Matière organique + O2

Matière inorganique + H2O + Énergie

Énergie fournie par :

1 g de glucides ou 1 g de protéines : 4,1 Kcal

1 g de lipides : 9 kcal

Dépenses énergétiques quotidiennes d’une personne :

2000 à 3000 Kcal

p. 3-22

Énergie consommée selon l’activitéÉnergie consommée selon l’activité

Énergie fournie par certains alimentsÉnergie fournie par certains aliments

Repos total

Assis

Debout

Marche

Jouer au tennis

1 kcal / m

1,5 à 2 kcal / m

2 à 3 kcal / m

3 à 5 kcal / m

8 à 12 kcal / m

1 carotte 25 kcal

1 banane 100 kcal

580 kcal1 Big Mac

550 kcal

320 kcal

1 grosse frite

1 gros Coke

USDA National Nutrient Database

L’alcool est une forme de glucose partiellement dégradé. L’alcool fournit de l’énergie :

1 bière ~ 120 Kcal

p. 3-23

1450 kcal

6. Le noyau (3-24)

Nucléole

FIN

FIN