Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)

(1)

Cours 1

(Deuxième partie)

Les Les

constituants de constituants de

la cellule la cellule

animale animale

Bernadette Féry

Hiver 2007

Des globules rou ges sanguins

Évolution et Diversité du Vivant

(101-NYA-05)

(2)

I- Le noyau

• Nucléole (s)

• Nucléoplasme

• Chromatine ou chromosomes

• Membrane nucléaire II- Le cytoplasme

• Les organites (petits organes de la cellule ayant une fonction précise) membraneux (délimités par une membrane).

• Les organites non membraneux

• Les inclusions

• Le cytosol (ou hyaloplasme) III-La membrane plasmique (ou

cytoplasmique)

(3)

Campbell (2^eéd. Française) — Figure 7.7 : 118

I- Le noyau

Nucléole (1 ou ++)

Matériel génétique

ADN + Protéines Membrane

nucléaire

Nucléoplasme

(Liquide semi- visqueux : sels,

protéines solubles, sucres...

Fournit un milieu

favorable à l'activité nucléaire)

Le plus gros des organites membraneux de la cellule

Situé à peu près au centre de la cellule

(4)

Coupe d’une racine d’oignon vue au microscope optique

Noyaux de cellules d’oignon

Une cellule

Son

noyau

(5)

Coupe d’une racine d’oignon vue au microscope optique

Noyaux de cellules d’oignon et leurs nucléoles

Une cellule

Son noyau 2

nucléole s

Noyau avec 3

nucléoles

(6)

= CHROMATINE (ADN + protéines)

= État filamenteux

= Granulations indistinctes au

microscope optique

Les (2) états du matériel génétique dans le noyau des cellules

Rôle de cet état : Être accessible aux enzymes cellulaires qui recopient l’ADN pour répondre aux besoins de la cellule.

Rôle de cet état : Faciliter la séparation du matériel génétique vers les deux cellules qui seront issues de la division d’une cellule.

= CHROMOSOMES (ADN + protéines)

= État de petits bâtonnets

= Granulations distinctes au

microscope optique

À quel moment de la vie cellulaire ? Quand la

cellule ne se divise pas.

À quel moment de la vie cellulaire ? Quand la

cellule se divise.

(7)

État du matériel génétique ? Chromatine

Chromosomes

État du matériel génétique ?

Cellules d’une racine d’oignon vues au microscope optique

Une question

!

(8)

Source

Chromatine ADN et

protéines

Nucléole

ADN nucléolaire + protéines

Rôle : Fabrique les ribosomes (des

organites cellulaires)

Pores nucléair e

Le noyau vu au microscope

électronique (la cellule n’est pas en

train de se diviser) Membrane nucléaire Double, séparée par un espace et percée de

pores nucléaires.

Rôle : Contrôle les échanges

noyau/cytoplasme

(9)

Zone située entre le noyau et la membrane plasmique

II- Le cytoplasme

a) Les

organites membran eux

b) Les

organites non

membran eux

c) Les

inclusion s

d) Le

cytosol

(10)

REL

REG

Campbell (2^eéd. Fr.) — Figure 7.7 : 118

II- Le cytoplasme. Les organites membraneux

 Le réticulum

endoplasmique granuleux

(REG)

 Le réticulum

endoplasmique lisse (REL)

 L’appareil de Golgi

 Les vacuoles nutritives

 Les vésicules de pinocytose

 Les lysosomes

 Les

peroxysomes

 Les

mitochondries

AG

Lysosomes Mitochondrie

(11)

Le REG, un organite membraneux du cytoplasme

•Réseau

membraneux de tubules et de sacs aplatis

•Paraît rugueux au microscope

électronique car il est recouvert de ribosomes

(organites

ressemblant à de petits points)

•Les

compartiments sont des citernes

•La membrane du REG est en

continuité avec la membrane nucléaire

REG au microscope électronique

REG

NOYAU REG

Description

(12)

Ribosome Entrée et

stockage de la protéine dans la citerne du REG 1

Ajout d’une molécule de sucre

2

3Rondelle de

membrane autour de la protéine « sucrée » .

Production de vésicule de

transitiondestinée à l’appareil de Golgi Production de vésicule de transitionpour

d’autres organites membraneux.

Production de membrane interne

Rôles du REG

2. Le REG produit des membranes pour lui-même en

intégrant les

nouvelles protéines à sa membrane.

3. Le REG produit des membranes pour les

autres

organites.

Le REG, un organite membraneux du cytoplasme

1.Le REG

incorpore les protéines

fabriquées par les

ribosomes liés à sa

membrane, les sucre puis, les

emballe dans des vésicules de transition destinées à un autre

organite cellulaire : l’appareil de Golgi.

(13)

•Réseau

membraneux de tubules et de sacs aplatis

•Paraît lisse au microscope

électronique car il n’est pas

recouvert de ribosomes

•Les

compartiments sont des citernes

REL

REL au microscope électronique

Citernes

^REL

Description

Le REL, un organite membraneux du cytoplasme

(14)

1. Synthétiser des lipides.

2. Le REL dans le foie détoxique les

médicaments et les autres drogues.

Le REL dans le foie des personnes prenant des médicaments, des

drogues ou de l’alcool est très abondant.

3. Le REL dans les cellules hépatiques libère le glucose vers le sang.

4. Le REL dans les cellules musculaires accumule les ions Ca

⁺

nécessaires à la contractions des muscles.

Rôles du REL

Le REL, un organite membraneux du cytoplasme

(15)

L’appareil de Golgi, un organite membraneux du cytoplasme

Description

Émission des vésicules de sécrétion Saccules Vésicules de transition en

provenance du REG Émission de

lysosomes

•Formé de plusieurs dictyosomes, des empilements de sacs

membraneux, aplatis et ronds

•Chaque sac est un saccule.

•Dérive de la fusion des

vésicules de transition venant de REG.

•Émet divers vésicules.

Un

dictyosome de AG au micr oscope électr onique

Dictyosomes

(16)

1.Modifie les protéines qu'il reçoit du REG (via les vésicules de transition) en leur apposant une sorte d'étiquette moléculaire.

2.Trie ces protéines selon leur destination et les emballe dans des vésicules de sécrétion ou dans des lysosomes.

Vésicule de sécrétion Vésicule contenant une

substance chimique « utile » pour l’usage d’autres

cellules.

Fusionne avec la membrane et déverse son contenu à l’extérieur.

Produits de sécrétion : hormones, enzymes

digestifs, acide hyaluronique, collagène

Lysosome

Organite contenant des enzymes hydrolytiques.

L’appareil de Golgi, un organite membraneux du cytoplasme

Rôles de AG

(17)

EM08. Ultrastructure of

the Cell fibroblast, fibroblast organelles

Déversement des produits

de sécrétion d’une vésicule

de sécrétion

(18)

Les vacuoles nutritives, des organites

membraneux du cytoplasme

Description

1. Rondelles de membrane autour de particules.

2. Formées par évagination membranaire

(phagocytose).

3. Mesurent de 1 à 2m.

Vacuole nutritive Nourriture particulaire Évagination de la membrane

(pseudopode) Liquide

extracellulaire

Campbell (2^eéd. Fr.) — Figure 8.19a :

Rôle

159

Permettent

l’absorption de

grosses particules par la cellule

Une autre bactérie déjà absorbée

Une amibe se nourrit : ell e phagocyte une paramécie.

Une bactérie en train de se faire phagocyter par un globule blanc.

(19)

1. Rondelles de

membrane autour de gouttelettes

d’électrolytes.

2. Formées par invagination membranaire (pinocytose).

3. Mesurent environ 0,1m.

Vésicule de pinocytose

Invagination de la membrane Liquide

extracellulaire

Liquide contenant de gros ions

Animation sur l’endocytose (phagocytose / pinocytose / endocytose

par récepteur interposé) et aussi sur l’exocytose.

Les vésicules de pinocytose, des organites

membraneux du cytoplasme

Description

Rôle

Permettent

l’absorption de gros ions fortement

chargés

Vésicules en

formation dans une cellule

épithéliale d’un

capillaire

Campbell (2^eéd. Fr.) — Figure 8.19b : 159

(20)

1. Organites sphériques

délimités par une membrane.

2. Contiennent une cinquantaine

d’enzymes

hydrolytiques, actifs en milieu acide.

3. Dérivent de AG Rôles

•Digèrent le contenu des vacuoles.

•Digèrent les vieux organites

cellulaires.

Les lysosomes, des organites membraneux du cytoplasme

Description

Animation sur la formation des lysosomes et leur rôle digestif

(21)

La forme et la taille des lysosomes varient

considérablement selon les matériaux qui ont été capturés puis détruits.

Vieux peroxysome

Vieille mitochondrie

Lysosomes

Source

(22)

1. Organites sphériques

délimités par une membrane.

2. Contiennent des enzymes.

Rôles

Les peroxysomes des cellules hépatiques détoxiquent l’alcool et d’autres composés nocifs en transférant

l’hydrogène de ces substances à du

dioxygène ce qui produit du peroxyde d’hydrogène H₂O₂, un composé nocif, qui est ensuite converti en eau.

Les peroxysomes, des organites membraneux du cytoplasme

Description

Enzymes du peroxysome

Chloroplaste

Mitochondri e

Peroxysome

Source

PAS À L’ÉTUDE

(23)

Description 1. Organites

délimités par deux membranes

séparées par un espace.

2. La membrane interne se replie pour former des crêtes et des

cloisons.

Coupe d’une mitoc hondrie

Rôles

•Fabriquent les molécules d’ATP

(énergie de réserve pour la cellule).

•Via la respiration cellulaire (un

processus

métabolique).

Ribose Adénine

(3) Groupes phosphate

ATP

(Adénosine

triphosphate)

Campbell (2^eéd. Fr) — Figure 6.8 : 99

Les

mitochondries, des organites membraneux du cytoplasme

(24)

Une mitochondr ie vue au micr oscope électro nique

Crédits :

www.sciences.

fundp.ac.be

Respiration cellulaire

Processus métabolique qui dégrade le glucose (ingéré via la nourriture) grâce à l'oxygène

(respiré via les poumons) tout en récupérant son énergie pour produire l'ATP.

Lieu ultime de la respiration cellulaire : les membranes internes de la mitochondrie

!

(25)

II- Le cytoplasme. Les organites non membraneux

 Les ribosomes

 Le

cytosquelette

 Les filaments du

cytosquelette

 Le centrosome et ses deux

centrioles

 Les cils et le flagelle

Les filaments du

cytosquelette Les cils

Le centrosome et ses deux centrioles

Les

ribosomes libres du cytoplasm e (dans le cytosol) Les

ribosomes liés au REG Le

flagelle

(26)

Description

Campbell : 121 (2^eéd. Fr.) — Figure 7.10

Grande sous-unité du ribosome

Petite sous-unité du ribosome

1. Deux sous-unités (une grosse et une petite) formées, chacune, d’un mélange d’ARN ribosomique et de protéines

2. Assemblés en sous- unités ribosomiques par le nucléole

3. Deux populations de ribosomes :

• Libre dans le cytosol

• Liée aux

membranes du REG

Région du REG au microscope électronique

Rôle

Synthétise des protéines

Les ribosomes, des organites non membraneux du cytoplasme

(27)

Description

1. Filaments protéiques qui s'entrecroisent dans la cellule.

2. De trois types :

• Microfilaments (les

< )

• Filaments

intermédiaires

• Microtubules du cytoplasme (les > )

Filaments du cytosquelette Rôle général des

filamentsAncrage des organites, soutien de la forme

cellulaire et mouvements cellulaires.

Un système osseux et musculaire au niveau cellulaire !

Les filaments du cytosquelette (organite non membraneux du cytoplasme) : microfilaments, filaments intermédiaires et microtubules

(28)

Ancrage des organites dans les filaments du cytosquelette

(29)

Description

Réseau de fibres d’actine surtout localisé sous la surface cellulaire.

Rôles variés et complexes Des info ?

En savoir plus ?

Tobin/Dusheck, Asking About Life 2/e Figure 4.16

Source Source

Pas à l’étude

(30)

Rôles variés et complexes

Tobin/Dusheck, Asking About Life 2/e Figure 4.16

Pas à l’étude

Description

1. Réseau de fibres de diverses protéines.

2. Sillonnent généralement tout le cytoplasme, mais aussi se regroupent en faisceaux ou bien restent isolés, selon la cellule.

3. Plusieurs espèces biochimiques de filaments

intermédiaires : les

kératines épithéliales, les neurofilaments de la

plupart des neurones, les filaments gliaux des

cellules gliales, etc.

Des info ?

(31)

Description des microtubules 1.Réseau de

fibres de tubuline irradiant du centrosome

Tobin/Dusheck, Asking About Life 2/e

Figure 4.16

Source

À

l’étud e

Centrosome Fibres de

tubuline

(32)

Rôles des microtubules du cytoplasme 1. Mouvement des

organites grâce à des protéines motrices.

2. Maintien de la forme cellulaire (charpente résistant à la

compression).

Description des microtubules (suite) 2. Un microtubule est un tube

creux formé de dimères de tubuline.

3. S'allonge et se rétracte, au besoin, par ajout ou retrait de tubuline « une protéine formée de (2) sous-unités ».

Structure du microtub ule

(33)

Une animation montrant la «marche» de l a protéine motrice

Deux familles de protéines motrices interagissent avec les microtubule

(pas à l’étude)

• les kinésines se déplacent vers l'extrémité + du microtubule.

• les dynéines se déplacent vers l'extrémité - (vers le centrosome).

Microtubule permettant le déplacement d’une vésicule du cytoplasme via des protéines

motrices.

Campbell (2^eéd.) — Figure 7.21 : 130

Mouveme nt de la vésicule Vésicule transportée

ATP

Récepteur

Microtubule

Protéine motrice arrimée,

d’une part au microtubule et d’autre part, à un récepteur de la vésicule

(34)

Microtub ules en coupe longitudi nale

Vésicules de

transition le long des microtubules.

Source

Microtub ules en coupe

transvers ale

(35)

Description du centrosome 1.Une masse

dense finement granulaire, près du noyau, à partir de laquelle

rayonnent les microtubules.

2.Contient deux

centrioles en son centre (cellule

animale

seulement).

Source NOYAU

CENTRIOLES

Deux éléments du cytosquelette relevant des microtubules : le centrosome (centre

organisateur des microtubules ) et les deux centrioles

CENTROSOME

(36)

Vue du centrosome au microscope électronique

(37)

1.Organiser le réseau de

microtubules dans le

cytoplasme.

Microtubule Centrosome

Centrosome

(Cellule cutanée de poisson)

Microtubules rayonnant du centrosome Granules de pigments

(Vont et viennent le long des

microtubules)

Rôles du centrosome

(38)

2. Se répliquer en vue de la

prochaine division cellulaire.

Réplication du centroso me et de ses centrioles vu au ME

1

centroso me

2

centroso mes

Matrice du

centros

ome Deux

centrio les

Microtu bule

(39)

3. Les centrosomes élaborent les fibres du fuseau de division au moment où la cellule se divise. Les

fibres du fuseau s’accrochent aux chromosomes et dirigent leur mouvement.

Élaboration du fuseau de division par les de ux centrosomes

Animation montrant les chromosomes tirés par les fibres du fuseau

Fuseau de division

Centrosomes Chaque

fibre est formée de nombreux de

microtubul es.

Chromosome

(40)

Les kinésines

se déplacent vers l'extrémité + des microtubules donc les allongent tandis que les

dynéines

se déplacent vers l'extrémité - (vers le centroso me) des microtubules donc les raccourcissent.

Pas à l’étude

(41)

Description des centrioles 1. Deux cylindres de

microtubules,

perpendiculaires l’un à l’autre.

2. Chaque cylindre (centriole) est formé de neuf triplets de microtubules.

3. Situés au cœur du centrosome animal.

CENTROSOME CENTRIOLES

NOYAU

Deux éléments du cytosquelette relevant des microtubules : le centrosome (centre

organisateur des microtubules ) et les deux centrioles

(42)

Centriole en coupe transversal e

Centriole en coupe longitudina le

Les deux centrioles vus au microscope électronique

(43)

1.Organiser le réseau de microtubules des

corpuscules basaux, des structures analogues aux centrioles. Les corpuscules basaux ancrent les cils et le flagelle à la cellule.

2.Se répliquer en vue de la prochaine

division cellulaire.

Corpuscules basaux à la b ase de cils

2

centriol es

4

centriole

s Réplication du cent

rosome et de ses ce ntrioles vu au ME

Rôles des centrioles

(44)

3. Les centrioles élaborent les fibres «

rayonnantes » des aster au moment de la division cellulaire. Les fibres astériennes ne semblent

jouer aucuns rôles durant la division.

Fuseau de division et asters d’une cel lule en division

Deux centrioles (non visibles ici) au cœur de chaque centrosme.

Aster

(45)

Description

1. Projections de microtubul es à la

surface cellulaire 2. Recouvert

es par la membrane plasmique 3. Ancrées à

la cellule par un

corpuscule basal

(analogue d’un

centriole).

Campbell (2^eéd. Fr.) — Figure 7.24 : 133 Coupe corpuscule

basal

Arrangement : 9 triplets

Base du cil / flagelle

Coupe cil / flagelle

Arrangement : 9 doublets + 2 au centre

Cil / flagelle

Protéine motrice « dynéine »

Deux autres éléments du cytosquelette : les cils (courts et nombreux) et le flagelle (long et unique)

(46)

1. Propulsion de la cellule dans le milieu

(spermatozoïd es dans les voies

génitales, paramécie dans son milieu).

2. Déplacement du milieu

autour de la cellule (cils de la trachée-

artère faisant remonter les mucosités).

Les rôles des cils et du flagelle

«

Bouger »

Grâce à la dynéine associée aux

microtubu les

Avec

dépense de l’énergie de l’ATP

(47)

II- Le cytoplasme. Les inclusions

Des granules contenant les produits

d’accumulation de la cellule.

Des granule s de glycog ène

Des

gouttelettes l ipidiques

II- Le cytoplasme. Le cytosol ou hyaloplasme

Le cytosol (hyaloplasme), un liquide semi- visqueux formé d’eau, de sels, de protéines solubles, de sucres, etc.

Le cytosol fournit un milieu favorable à

l'activité cellulaire.

(48)

III- La membrane plasmique (ou cytoplasmique)

1. Membrane

simple délimitant la cellule.

2. Non percée de pores

contrairement à la membrane nucléaire.

3. Formée

essentiellement de deux

couches de lipides.

4. Traversée de protéines.

5. Recouverte de quelques sucres.

Structure de la membrane plasmique

Description

Le contour de la

cellule

(49)

Rôles de la membrane plasmique

1. Grâce aux protéines, la membrane contrôle les échanges cellulaires (perméabilité

sélective). Elle choisit les substances qui traversent dans un sens ou l’autre.

2. Grâce aux lipides insolubles, la membrane permet l’intégrité du compartiment cellulaire.

La cellule ne se défait pas dans son milieu liquide.

3. Grâce aux sucres de surface (antigènes spécifiques à chaque individu), la membrane permet aux cellules de se reconnaître entre elles et de s'agréger en tissus et aussi de rejeter les cellules étrangères (immunité).

(50)