Chapitre I : organisation gnrale des cellules I. 1. 2. 3. 4. 5. Evolution des connaissances sur les cellules .................................................................. 2 le dveloppement de la microscopie .............................................................................. 2 la notion de cellule ......................................................................................................... 2 formes et dimensions des cellules .................................................................................. 2 classification des cellules ............................................................................................... 3 composition chimique .................................................................................................... 3

II. lultrastructure de la cellule ............................................................................................ 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. organisation gnrale (voir polycopi)........................................................................... 3 le cytoplasme.................................................................................................................. 3 le noyau .......................................................................................................................... 4 mitochondries et chloroplastes ....................................................................................... 5 la membrane plasmique.................................................................................................. 6 rticulum endoplasmique et corps de Golgi ................................................................... 6 lappareil vacuolaire ....................................................................................................... 7 le cytosquelette ............................................................................................................... 7 le centrosome.................................................................................................................. 8 tude de la cellule ....................................................................................................... 8

1

Chapitre I : organisation gnrale des cellules

Introduction : Pendant longtemps, on a utilis une thorie pour expliquer lapparition du vivant sur Terre. Cette thorie est appele abiogense ou aussi gnration spontane. Certains tres vivants infrieurs (insecte etc.) vont se reproduire sous leffet de facteurs physico-chimiques partir de substances organiques. Cette thorie a t utilise jusqu linvention du microscope. I. volution des connaissances sur les cellules

1. le dveloppement de la microscopie Fin du XVII sicle : Robert Hooke : premier personnage a avoir not ses observations microscopiques. Il a observ des champignons microscopiques des tissus. Il na pas pus voir de bactries. Il invente le terme de cellules. Anton Von Leeuwenhoek : premire personne qui dcrit des bactries. Il invente le mot danimacule. XIX sicle : amlioration des microscopes optiques, observations de cellules, dcouverte de la division cellulaire, du noyau, apparition de la microbiologie. XX sicle : amlioration du microscope optique, invention du microscope lectronique (1938) 1. la notion de cellule Mathias Schleiden : les plantes sont constitues de cellules Thodore Schwann : les animaux sont constitus de cellules Rudolf Virchow : toutes les cellules proviennent dune cellule prexistante Grce ces travaux, on va pouvoir poser la thorie cellulaire qui dit que : la cellule est la plus petite unit vivante tout tres vivants est composs de cellules toute cellule provient dune autre cellule Cellule Plus petite entit vivante qui est capable de manifester les proprits du vivant. Elle est capable de synthtiser lensemble de ses constituants en utilisant les molcules du milieu extracellulaire. La cellule est capable de se dvelopper et de se multiplier. Certaines cellules vont vivre de manire isoler et dautres cellules sassocier pour former un tissu. 2. formes et dimensions des cellules Dimensions 2

Les cellules les plus petites sont les bactries. Leur taille varie de 0.01 m jusqu 2 m. La taille moyenne des cellules animales de 7 20 m, part lovocyte (140 m). Les plus grosses cellules font 1 mm. Forme Les cellules isoles ont une forme sphrique. Les cellules dun tissu ont une forme gomtrique. Certaines cellules vont prsenter de formes particulires (biconcaves, flagells) Association de cellules Les organismes qui sont composs que dune seule cellule sont appels organisme unicellulaire. Les organismes qui sont composs de plusieurs cellules sont appels organismes pluricellulaires. Chez les organismes pluricellulaires le nombre de cellules augmente jusqu' maturit. Les cellules peuvent mourir sans que lorganisme ne meure. Chez les pluricellulaires, il va y avoir un remplacement par division cellulaire. 3. classification des cellules

Eucaryotes

Procaryotes

prsence de noyau

absence de noyau

unicellulaire ou pluricellulaire

unicellulaire

cellule animale et vgtale

bactrie

4. composition chimique Eau : 70% Protines : 15% ADN : 1% ARN : 6% II. lultrastructure de la cellule Glucides : 3% Lipides : 2% Autres composs organiques : 1% Ions inorganiques : 1%

1. organisation gnrale (voir polycopi) 2. le cytoplasme

3

Substance localise lintrieur de la cellule et compos de 3 parties le cytosol : substance riche en eau et en protines, sucres et sel formant une gele les organites : lments cellulaires responsables dune fonction et dlimit par une membrane les inclusions : gouttelettes contenant des substances de rserve, ou des pigments. Les inclusions nont pas de rle fonctionnel 3. le noyau Elment plus ou moins arrondis dlimit par une membrane. Il contient pratiquement tout lADN de la cellule. Prsence dADN dans les mitochondries et les chloroplastes. Gnralement cest lorganite le plus visible au microscope. Compos de plusieurs parties : le nucloplasme : gel la chromatine htrochromatine : ou chromatine condens : forme inactive de lADN localise contre la membrane nuclaire. Elle apparat de manire sombre euchromatine : forme active. Elle apparat de manire plus claire et disperse Forme La forme du noyau dpend du type cellulaire noyau sphrique noyau plurilob noyau ovode le nuclole : structure plus ou moins arrondis constitu dADN ribosomique

Nombre et situation La plupart du temps 1 noyau par cellule certaines cellules du foie 1 cellules cancreuses 1

Dans certaines cellules animales, le noyau occupe une position centrale. Dans les cellules vgtales, le noyau a une position paritale. Taille Le noyau fait du volume de la cellule. Pour mesurer ce volume on fait un rapport nuclocytoplasmique : Volume du noyau / volume du cytoplasme

1

Plusieurs noyaux

4

Durant la vie dune cellule, ce volume est constant. Durant une forte activit, le volume augmente Lenveloppe nuclaire Constitue de 2 membranes : membrane nuclaire interne en contact avec le nucloplasme membrane nuclaire externe en contact avec le cytoplasme et est en continuit avec le rticulum endoplasmique rugueux. Cette membrane est perce de pores qui vont permettre le transfert de molcules. Entre les 2 membranes, il y a un espace prinuclaire.

La chromatine Elle est prsente uniquement durant linterphase et va se condenser en chromosome au dbut de la division cellulaire. Dans cette chromatine, on va retrouver de lADN et des protines. Le nuclole 1 3 m de diamtre. Les cellules eucaryotes peuvent contenir 1 ou plusieurs nucloles. Dans ce nuclole, on va retrouver de lADN ribosomique. Une fois fabriqu, lADN ribosomique va sortir du noyau et entrer dans la composition du ribosome. Fonctions : stockage e lADN entretien gestion : transcription de certains gnes et traduction

4. mitochondries et chloroplastes Mitochondries Cylindre allong (0.5 1 m). Dlimit par 2 membranes : une externe qui est lisse et une interne qui forme des crtes. Lespace intermembranaire a une composition chimique proche du cytoplasme car la membrane interne est impermable. La mitochondrie contient de lADN. Sur les crtes mitochondriales, il y a prsence dune enzyme : lATP synthtase. Nombre et localisation Pas de mitochondries chez les procaryotes. Prsence de mitochondries dans les cellules animales et vgtales. Le nombre de mitochondries varie selon le type cellulaire. Rle : production de lATP Les chloroplastes : 5

Plus gros quune mitochondrie (10 m de long ; 2 m de diamtre). Organite dlimit par 2 membranes : une interne, lautre externe. A lintrieur, on a un systme membranaire compos de sacs aplatis appels thylacodes. Les thylacodes vont sassembler pour former des granums. Certains thylacodes vont runir 2 granas et sappeler thylacode stromatiques. Prsence dADN et dune gel appel le stroma. Prsence de ribosomes Rles : stroma : biochimie du chloroplastes : contient des enzymes qui sont impliques dan la fixation du CO2 et de la transformation du CO2 en glucides. enveloppe : change de matires, dinformations et dnergie thylacodes : lieu de capture de la lumire 5. la membrane plasmique Elle est constitue de lipides, de protines, et de glucide. Barrire fluide et tanche. Elle va isoler la cellule du milieu extrieur. Elle possde 3 rles protection barrire slective rgulation des concentrations en eau et en ions 6. rticulum endoplasmique et corps de Golgi Le rticulum endoplasmique Systme membranaire compos dun espace interne entour par une membrane : citerne (cavits aplaties communiquant entre elles et pouvant porter des ribosomes). Dans la cellule, il existe 2 types de rticulum : le rticulum endoplasmique rugueux : prsence de ribosomes. Dans certaines cellules, il est trs dvelopp et porte le nom de ergoplasme. Le rticulum endoplasmique lisse : absence de citernes. Rseaux de tubules ramifis et connect entre eux. Contrairement au rticulum endoplasmique rugueux, aucun ribosomes la surface. Il a une fonction de synthse des lipides, dtoxification des drogues, mtabolisme des glucides. Lappareil de Golgi Systme membranaire form de sacs aplatis. Ces sacs se nomment des saccules. Les extrmits des saccules prsentent des renflements qui peuvent se dtacher afin de former des vsicules de scrtion. Un empilement de saccules se nomme un dictyosome. Lensemble des dictyosomes forme lappareil de Golgi. Chaque dictyosomes a une face concave et une face convexe. Il reoit des vsicules du rticulum endoplasmique rugueux contenant des protines. Lappareil de Golgi va modifier les protines avant de les empaqueter en dehors de la cellule. Il joue un petit rle dans la synthse des protines et dans llimination des dchets. Dynamique :

6

Transcription : formation dun ARNm LARNm sort du noyau en passant par les pores nuclaires Traduction de lARNm par les ribosomes du rticulum endoplasmique rugueux La protine est dirige lintrieur du rticulum endoplasmique rugueux La protine est dirige dans le corps de Golgi La protine est empaquete dans les vsicules La protine est exporte vers la membrane plasmique La protine est rejete lextrieur de la cellule 7. lappareil vacuolaire

Les lysosomes Invisibles au microscope optique. Forme circulaire, dlimite par une membrane (0.5 m de diamtre). Le lysosome contient des enzymes. Les lysosomes se dtachent de lappareil de Golgi. 3 types de lysosomes : lysosomes primaires : non fonctionnel lysosomes secondaires : lysosome primaire ayant fusionn avec une vsicule dendocytose. Cette vsicule et remplie de nutriments. Les enzymes vont dcouper les molcules prsentes lysosomes tertiaires : issue dun lysosome secondaire. Il contient toutes les molcules non dgradables par les enzymes. Les lysosomes tertiaires vont fusionner avec la membrane plasmique et rejette les dchets. Rles Permet de digrer les molcules. Joue un rle de dfense et dlimination des organites, rgulation de lactivit hormonale Les peroxysomes Organites dlimits par une membrane. Organite important qui a plusieurs fonctions de protection contre les intermdiaires ractionnels de loxygne. Il peuvent se reproduire eux mme en se scindant en 2. Les vacuoles Dlimits par une membrane. On les retrouve dans les cellules animales et les protistes. 2 fonctions : digestive contractiles Dans les cellules vgtales, contenant de leau et beaucoup de substances dissoutes. Cette vacuole est dite hypertonique par rapport au cytoplasme. 8. le cytosquelette

7

Rseau de fibres qui stend dans toutes la cellule et tant compos de 3 types de fibres : microtubule filament intermdiaire microfilament dactine

Il possde 3 rles : structural : cest lui qui donne la forme aux cellules organisateur : il gre la division cellulaire dplacement de cellules et des organites 9. le centrosome Localis prs du noyau form de 2 centrioles qui sont perpendiculaires lun par rapport lautre. A partir de ce centrosome, partent tous les microtubules. Lors de la division cellulaire, le centrosome se ddouble. Chaque centrosome va migrer vers un ple de la cellule. 10. tude de la cellule Etude de la morphologie Etude fonctionnelle et constitution physico-chimique

8

9