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La cellule eucaryote est une cellule caractérisée par la présence d'un noyau contenant du matériel génétique (ADN). Les cellules sont à la base de tout être vivant : elles constituent les tissus et les organes, possèdent leur propre matériel génétique (à certaines exceptions près) et peuvent se reproduire.

On distingue les organismes unicellulaires des organismes pluricellulaires, dont les cellules fonctionnent indépendamment tout en ayant une certaine coordination avec les autres.

Une cellule eucaryote peut être animale ou végétale. Sa taille est généralement comprise entre 10 et 100 µm.

CelluleAnimale

Schéma d'une cellule animale.

CelluleVégétale

Schéma d'une cellule végétale.


CaractéristiquesModifier

Signaux et fluxModifier

Migrations cellulairesModifier

ADN et transmission génétiqueModifier

Mort cellulaireModifier

Structures animales et végétalesModifier

Membrane plasmiqueModifier

Membrane plasmique

La membrane plasmique est une barrière séparant le cytoplasme du milieu extra-cellulaire. Néanmoins, elle n'est pas totalement étanche à toutes les molécules, pouvant en laisser circuler certaines. On trouve également des membranes autour des organites (compartiments intracellulaires) tels que la mitochondrie ou le chloroplaste chez la cellule végétale.

La membrane est organisée sous forme de bicouche, majoritairement phospholipidique. On y trouve également des protéines jouant un grand rôle dans le transport de certaines molécules. Parmi les composants de la membrane, on trouve :

  • Des phospholipides (notamment la phosphatidylcholine).
  • Des glycolipides (lipides portant un groupement sucre).
  • Des molécules de cholestérol.
  • Des protéines.
  • Des glycoprotéines (protéines portant un groupement sucre).

Chez certaines cellules telles que les lymphocytes, impliquées dans le système immunitaire, les glycolipides et glycoprotéines forment une couche protectrice épaisse au-dessus de la membrane. Cette couche est alors appelée glycocalix ou cell-coat.

Glycocalix

Les phospholipidesModifier

Phosphatidylcholine Structure

Structure de la phosphatidylcholine.

Les phospholipides sont les composants majoritaires de la membrane plasmique et des membranes en général. Ils sont constitués de deux acides gras rattachés à un glycérol, d'un groupement phosphate et d'une tête polaire, variant d'un phospholipide à l'autre. Le groupement phosphate étant chargé négativement, le groupement de tête est souvent positif, rendant la molécule globalement neutre. Néanmoins, ce n'est pas le cas de tous, comme pour la phosphatidylsérine.

Les acides gras hydrophobes (qui n'aiment pas l'eau) et le groupement de tête polaire hydrophile (qui aime l'eau) donnent à la molécule un caractère amphiphile, c'est-à-dire à la fois hydrophobe et hydrophile. Spontanément, les phospholipides s'organisent sous forme de bicouche, les têtes hydrophiles se tournant vers le milieu extra-cellulaire ou du côté du cytosol, tandis que les queues hydrophobes sont regroupés à l'intérieur.

Les têtes hydrophiles se rapprochent par liaisons hydrogène tandis que les acides gras hydrophobes s'attirent par interactions de Van der Walls, formant une structure sphérique qui donnera la forme définitive à la cellule. Les acides gras sont notamment responsables de sa solidité, tout en assurant un certain degré de souplesse.

Organisation en bicouche

Organisation spontanée de la membrane en bicouche.

Quelques exemples de phospholipides :

  • Phosphatidylcholine (feuillets interne et externe).
  • Phosphatidylinositol (feuillet interne uniquement).
  • Phosphatidylsérine (feuillet interne uniquement).
  • Sphingomyéline (feuillets interne et externe).

La phosphatidylsérine, globalement négative, est présente uniquement sur le feuillet interne de la membrane, engendrant une différence de charge entre les deux côtés. Cette différence de charge est à l'origine du potentiel de membrane.

Concernant la dynamique de la membrane, les phospholipides peuvent très rarement changer de feuillet par des mouvements dits de flip-flop car la partie hydrophobe doit travers l'eau. En revanche, ils effectuent très régulièrement des diffusions latérales ainsi que des rotations sur place.
À 37°C, les acides gras saturés (sans doubles liaisons) rendent la membrane rigide, tandis que les acides gras insaturés, par leurs doubles liaisons à l'origine de coudes, rendent la membrane plus fluide. Lors d'une baisse de température, la membrane se rigidifie : les chaînes courtes d'acides gras insaturées jouent donc un rôle fondamental pour maintenir une certaine fluidité.

Dynamique membrane

Dynamique de la membrane.

CholestérolModifier

Il n'est présent que chez les cellules eucaryotes animales (les phytostérols jouant un rôle semblable dans les cellules eucaryotes végétales).

Cholestérol

La molécule de cholestérol.

Le cholestérol peut représenter entre 5% et 50% des lipides de la membrane. Il s'agit d'une molécule constituée par un noyau rigide portant une chaîne carbonée relativement courte. Elle est également amphiphile, le noyau et la chaîne carbonée étant hydrophobes, tandis qu'un groupement alcool (- OH) présente un caractère hydrophile.

À 37°C, le cholestérol rend la membrane plus rigide car il se place entre les phospholipides et gêne leur déplacement par son noyau. En revanche, pour des températures plus basses où la membrane tend à se rigidifier, il lui permet de garder une certaine fluidité.

GlycolipidesModifier

Glycolipide

Schéma d'un glycolipide neutre.

Ils sont insérés dans le feuillet extracellulaire de la membrane plasmique. Il s'agit de manière générale d'un groupement de tête sucre, relié à des acides gras (par un acide aminé par exemple).

Ils sont responsables de la formation du glycocalix ou cell-coat, couche protectrice aux rôles variés tels que la protection ou la reconnaissance cellulaire.

ProtéinesModifier

Les protéines sont synthétisées en permanence par la cellule, à partir de séquences codées par l'ADN contenu dans le noyau. Certaines de ces protéines participeront à l'élaboration de la membrane où elles pourront occuper des rôles différents. On distingue plusieurs types de protéines :

  • Les protéines trans-membranaires : amphiphiles, leur domaine hydrophobe traverse la bicouche lipidique.
  • Les protéines ancrées par des lipides : elles ne sont pas directement insérées dans la membrane mais sont liées à des lipides sur le feuillet interne ou externe.
  • Les protéines périphériques : elles ne sont pas directement insérées dans la membrane mais sont liées cette fois à des protéines trans-membranaires.
  • Les glycoprotéines : protéines trans-membranaires portant un groupement sucre. Avec les glycolipides, elles forment le glycocalix.

Concernant la dynamique des protéines dans la membrane, celles-ci ne peuvent changer de feuillet. Néanmoins, elles sont capables de se diffuser latéralement ou d'effectuer des rotations sur elles-mêmes.

Les protéines sont souvent rassemblées dans des domaines appelés radeaux lipidiques, contenant des molécules de cholestérol et de sphingomyéline anormalement longs. Cette zone rigide aurait une utilité dans le fonctionnement de certaines protéines, mais leur rôle exact demeure encore inconnu.

Les fonctions des protéines membranaires peuvent être très diverses :

  • Protéines de transport : passage de molécule entre milieu intérieur et milieu extra-cellulaire. Parfois, ce transport est associé à une consommation d'énergie sous forme d'ATP.
  • Protéines à activité enzymatique : permettent de transformer un substrat en produit. Parfois, les réactions s'enchaînent sur des protéines très proches.
  • Protéines réceptrices : peuvent recevoir un signal extra-cellulaire et transmettent un message au milieu intérieur.
  • Protéines de reconnaissance : sont capables de reconnaître les cellules étrangères, notamment celles qui portent à leur surface des motifs identifiés comme étrangers.
  • Protéines d'adhérence : peuvent lier des cellules entre elles (ex : cellules épithéliales).
  • Protéines de fixation à la matrice extra-cellulaire : le cytosquelette à l'intérieur de la cellule se lie à ces protéines pour s'ancrer à la matrice extra-cellulaire.

NoyauModifier

Pores nucléairesModifier

NucléoleModifier

Réticulum endoplasmiqueModifier

Réticulum endoplasmique granuleux (REG)Modifier

Réticulum endoplasmique lisse (REL)Modifier

Appareil de GolgiModifier

MitochondrieModifier

LysosomesModifier

PeroxysomesModifier

CytosqueletteModifier

Microfilaments d'actineModifier

Filaments intermédiairesModifier

MicrotubulesModifier

Structures végétalesModifier

VacuoleModifier

ChloroplasteModifier

Autres plastesModifier

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