Les fonctions cellulaires Introduction

A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane

a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose

b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane

a. l’endocytoseb. l’exocytose

B. La respiration

C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose

Introduction

La cellule va assurer différentes fonctions:

nutrition

respiration

mort cellulaire

croissance et reproduction

mouvement

Définitions :

anabolisme : ensemble des réactions de synthèseex : synthèse des protéines

catabolisme : ensemble des réactions de dégradationex: respiration cellulaire

métabolisme :ensemble des réactions d’anabolisme et de catabolisme

L’anabolisme consomme de l’énergie, le catabolisme produit de l’énergie

Les fonctions cellulaires Introduction

A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane

a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose

b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane

a. l’endocytoseb. l’exocytose

B. La respiration

C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose

A. La nutrition

Pour satisfaire ses besoins d'énergie et pour assurer sa fonction spécifique, la cellule a besoin :

de puiser dans le milieu extracellulaire les différents combustibles, oxygène et matières premières qui sont nécessaires à son métabolisme

d'éliminer les sécrétions et les déchets toxiques qu'elle produit

les échanges entre les compartiments intracellulaire et extracellulaire sont donc obligatoires pour le maintien de la vie cellulaire

Rappel: l’intérieur de la cellule est séparée du milieu extracellulaire par la membrane plasmique, qui est de nature lipidique et protéique.Seuls les éléments liposolubles peuvent la traverser facilement, les éléments hydrosolubles nécessitent l’aide de protéines

transmembranaires

1. Échanges sans mouvements de membrane

Deux modes de transports transmembranaires:

transport passif (pas d’énergie): la diffusion l’osmose

transport actif (énergie et intervention active des

protéines membranaires)

a. Transport passif

i. La diffusion

• solvant : liquide dans lequel sont dissoutes des particules appelées solutés

• dans un solvant, les solutés se déplacent toujours du milieu le plus concentré au moins concentré jusqu’à un état d’équilibre

• dans l’organisme, sous l’effet de la température, les particules s’agitent de façon désordonnée et se heurtent les unes aux autres = agitation thermique

la diffusion passive

substance liposolubles (O2, CO2, certaines vitamines, acides gras,

hormones stéroides)

diffusion selon un gradient de concentration (+ vers -)

pas de dépense d’énergie

+

-

Milieu extracellulaire

cytoplasme

la diffusion facilitée

molécules hydrosolubles (ex : glucose, ions…)

diffusion selon un gradient de concentration

nécessite des transporteurs spécifiques (canaux ou pores)

ne consomme pas d’énergie

ii. L’osmose

• l’eau n’est pas soluble dans les lipides

• le libre passage de l’eau à travers la membrane se fait par des protéines transmembranaires : les aquaporines

• l’eau contient des molécules de solutés dissoutes (eau = solvant)

membrane semi-perméable(ne laisse passer que l’eau)

Plus il y a de molécules dans une solution, plus la concentration en solutés est élevé et plus la concentration en eau est basse :

les déplacements d’eau à travers la membrane se font du milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré en solutés

Globule rouge normalMilieu isotonique

GR – plasmolyseMilieu hypertonique

GR – turgescenceMilieu hypotonique

b. Le transport actif

ce mode de transport concerne les solutés qui circulent à l’encontre de leur gradient de concentration ( - vers +)

ex: Acides aminés (proline, alanine, leucine…), ions (Na+, K+…)

nécessite un transporteur protéique spécifique du soluté couplé à un système donneur d’énergie (ATP-> ADP + Pi)

Exemple de la pompe ionique Na+/ K+ :

nécessité de maintenir un déséquilibre à travers la membrane de ces ions qui est à la base de la conduction nerveuse et de l’excitabilité musculaire

Na+

K+

K+

K+Na+

Na+

ATPADP + Pi

Schéma de la pompe ionique Na+/K+

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A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane

a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose

b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane

a. l’endocytoseb. l’exocytose

B. La respiration

C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose

2. Échanges avec mouvements de membrane

mouvements au niveau cellulaires et non plus moléculaires l’endocytose et l’exocytose nécessitent de l’énergie

a. l’endocytose

• invagination de la membrane plasmique qui internalise des

substances extracellulaires dans le compartiment intracellulaire

• formation de vacuoles (membrane)

pinocytose

endocytose par récepteurs

phagocytose

pinocytose

• du grec pinein: boire • capture non spécifique de petites quantités de liquide extracellulaire• nombreuses petites vacuoles (0,1 µm de diamètre)

endocytose par récepteurs

• internalisation spécifique du ligand lié à son récepteur• vésicules d’endocytose

phagocytose

• du grec phagein: manger • capture de particules solides plus ou moins grosses (bactéries, débris cellulaires)• cellules spécialisées : cellules du système immunitaire (macrophages) Phagocytose de bactérie X 18 000

Devenir des vésicules d’endocytose ?

le contenu est dégradé par les enzymes lysosomiales puis utilisé par la cellule ou stocké

les vésicules traversent la cellule et sont rejetées de l’autre coté de la cellule = trancytose

b. l’exocytose

• phénomène inverse de l’endocytose

• les substances intracellulaires sont libérées dans le milieu extracellulaire

• fusion de la membrane des vacuoles avec la membrane plasmique

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A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane

a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose

b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane

a. l’endocytoseb. l’exocytose

B. La respiration

C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose

B. La respiration

respiration cellulaire : dégradation de molécules combustibles consommant de l’O2 et produisant du CO2 et de l’H2O

conséquence : production d’énergie sous forme d’ATP

combustibles : glucides simples, acides gras, nucléotides

siège de la respiration cellulaire : la mitochondrie

énergie ATP + chaleur

O2

substrats à oxyder

H2OCO2

Les étapes de la respiration cellulaire:

1. La glycolyse (dégradation du glucose en pyruvate)

2. Le cycle de Krebs (formation du NADH,H+ et

FADH2)

3. La chaîne de transport d’électrons : phosphorylation

oxydative du NADH, H+ et FADH2 (synthèse d’ATP)

Bilan:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie (ATP et chaleur)

glucose

La respiration cellulaire : exemple du glucose

Le catabolisme cellulaire permet à la cellule de produire :

des éléments simples à partir de glucides, protides, lipides grâce à l’action d’enzyme

de l’énergie grâce des mécanismes d’oxydo-réduction du glucose

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A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane

a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose

b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane

a. l’endocytoseb. l’exocytose

B. La respiration

C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose

C. La mort cellulaire

1. L’apoptose

Il existe deux types de mort cellulaire

1. l’apoptose = mort cellulaire programmée

2. la nécrose = mort cellulaire non programmée

o mort cellulaire programmée très régulée (suicide de la cellule) mort cellulaire active induite par des signaux

o mort de la cellule dans des conditions physiologiques pas d’éclatement de la cellule pas de réaction inflammatoire (pas de cicatrice)

fœtus 44 jours fœtus 18 semaines

Rôle de l’apoptose :

sculpture des membres au cours de l’embryogenèse

chez l’adulte : équilibre apoptose / mitose: homéostasie cellulaire

sélection des cellules du système immunitaire

défaut d’apoptose : processus de cancérisation

2. La nécrose

- mort cellulaire non programmée brûlures, infections, agressions brutales…

- mort de la cellule dans des conditions non physiologiques éclatement de la cellule réaction inflammatoire (cicatrice)