Biologie cellulaire
Du cours au concours

Sommaire et contenu du livre "Biologie cellulaire - Du cours au concours"

TABLE DES MATn~RES AVANT PROPOS 17 PARTIE 1 STRUCTURE GENERALE DE LA CELLULE CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA CELLULE 20 I. La decouverte de la cellule: aspects historiques, evolutifs et thermodynamiques 20 1.Historiquedesavanceesconduisant alanotiondecelluleet asescaracteristiques 20 2. La cellule, resultat du processus d'evolution 22 3. La cellule : un systeme thermodynamique ouvert (echange de la matiere ET de l'energie) 24 II. La constitution cellulaire 25 I. Les elements mineraux 25 2. Les especes organiques et les proprietes du carbone 26 III. Les quatre grandes categories de biomolecules specifiques : des constituants unitaires 28 I. Les glucides (sucres, Cn(H20») 28 2. Les lipides (graisses) 30 3. Les proteines 31 4. Les acides nucleiques 33 5. Considerations generales sur les constituant s cellulaires 40 IV. Differents types de cellules 40 1. Organisation de la cellule procaryote (un modele: Escherichia coli) 41 2. Organisation de la cellule eucaryote (des modeles diversifies) 42 3. Comparaison cellule procaryote / eucaryote 42 4. La frontiere du vivant : les virus 43 • QCM Chapitre 1:GENERALITES SUR LA CELLULE 45 • Corriges des QCM 50 CHAPITRE 2 : MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSPORTS TRANSMEMBRANAIRES 51 1ere partie: structures et caracteristiques de la membrane plasmique 51 I. La membrane plasmique, aspects historiques, techniques et grandes caracterlstlques 51 I. Le modele de la membrane plasmique s'affine au cours du temps 52 2. Les grandes caracteristiques de la membrane plasmique 53 3.Lamembraneplasmiqueseparedeuxmilieuxdeconcentrationsdifferentes : Ie cytoplasme et Ie milieu extracellulaire 53 II. Les constituants de base de la membrane plasmique 54 I. Les lipides, constituants essentiels des membranes sont organises en bicouche 54 2. Les proteines membranaires 55 3. Les glucides membranaires et leur importance dans la constitution et les fonctions du glycocalix 57 Ill. Caracteristlques physiques et dynamiques de la membrane plasmique 58 I. Les constituants membranaires effectuent des mouvements: e plasmalemme est une « rnosaique f1uide » 58 2. La membrane plasmique presente une variabilite de sa fluidite dans le temps et dans I'espace 59 3. La membrane plasmique presente une asyrnetrie 59 4. La membrane plasmique presente une variabilite des fonctions specifiques liee aux proteines 60 IV. Mise en place et roles de la membrane plasmique 61 I . Biosynthese et renouvellement de la membrane plasmique 61 2. La membrane plasmique est unc frontiere entre Ie milieu extracellulaire et Ie milieu intracellulaire 62 3. La membrane plasmique permet l'assemblage des cellule s en tissus et leurs mouvements 68 CHAPITRE 2 : MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSPORTS TRANSMEMBRANAIRES 70 2eme partie: transports transmembranaires de petites molecules sans mouvement de membranes 70 I. Les facteurs determinants la permeabillte membranaire 70 I. Les facteurs physicochimiques 70 2. J'enthalpie libre : la variation denergie de Gibbs (ilGo) 71 3. potentiels chimique et electrochimique 73 II. Les transports passifs it travers la membrane 74 1. Permeabilite membranaire aux molecules non chargees 75 2. La permeabilite membranaire aux molecules chargees, principalement ioniques 79 III. Les transports membranaires actifs 83 I. Les transports actifs prima ires 83 2. Les transports actifs secondaires 84 CHAPITRE 2 : MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSPORTS TRANSMEMBRANAIRES 87 3eme partie: transports transmembranaires impliquant des mouvements de membranes 87 I. Les mecanismes rnoleculaires communs aux deux transports vesiculaires que sont I'exocytosc et I'endocytosc 87 I.Laformationdevesiculeparbourgeonnement:elaborationd 'unmanteauproteique 87 2.LaformationetletransportdesvesiculesdansIecytosol 89 II. L'endocytose 91 1. La phagocytose 91 2. La pinocytose 92 3.Devenir des vesiculesendocytees 92 III. L'exocytose : de I'appareil de Golgi vers la membrane plasmique 92 I. L'exocytose constitutive 92 2.L'exocytose regulee 93 3.Roles de l'exocytose vis-a-vis de la membrane plasmique 93 • QCM Chapitre 2 : MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSPORTS TRANSMEMBRANAIRES 95 • Corriges des QCM Chapitre 2 : MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSPORTS TRANSMEMBRANAIRES 100 CHAPITRE 3 : SYSTEME ENDOMEMBRANAIRE ET TRAFIC INTRACELLULAIRE 101 I. Caracteristiques generales du systeme endomembranaire 101 1. De finition s 101 2. La membrane des compartiments du systeme endomembranaire est d'une nature proche de la membrane plasmique 102 3. La lumiere des compartiments du systerne endomembranaire aunecompositionequivalenteaumilieuextracellulaire 102 4. Le systerne endomembranaire autorise des phenomenes varies 103 II. Le systeme endomembranaire : un systeme dynamique soumis aun flux simultane de membranes et du contenu des cavites qu'elles forment 104 1. Un modele d'etude : la cellule du pancreas exocrine 104 2. Existence d'un flux vectoriel permanent : du reticulum vers l'appareil de Golgi 105 3. De l'appareil de Golgi vers Ie reticulum 105 4. Les endosomes : un carrefour pour un troisierne flux 105 ill. Le reticulum endoplasmique, un reseau de citernes presentant un aspect Iisse ou granuleux 105 1. Caracteristiques structurales 105 2. Les fonctions du reticulum endoplasmique 106 IV. L'appareil de Goigi : un reseau de membranes Iisses empilees 109 1. Caracteristiques structurales de I'appareil de Golgi 109 2. Les fonctions de l'appareil de Golgi 110 V. Les Iysosomes, lieux de concentration des hydrolases acides 113 1. Caracteristiques structurales 113 2.LesIysosomesontunroledans ladigestionetla detoxification 113 VI. Bilan concernant Ie systeme endomembranaire 114 • OCM Chapitre 3 : SYSTEME ENDOMEMBRANAIRE ET TRAFIC INTRACELLULAIRE 115 • Corriqes des OCM Chapitre 3 : SYSTEME ENDOMEMBRANAIRE ET TRAFIC INTRACELLULAIRE 120 CHAPITRE 4 : LE CYTOSOL 121 I. Lc cytosol, un compartiment occupant le volume laisse Iibre par les organites 121 1. Caracteristiques et composition du cytosol 121 2. Le cytosol, un compartiment dynamique et rernodele en permanence 122 II. Synthese initiale, modification et degradation des protelnes ont lieu dans Ie cytosol 122 1. La synthese des proteines se realise en grande partie dans Ie cytosol 122 2. Les modifications des chaines proteiques se realisent durantla traduction ou apres : les proteines subissent une maturation avant de devenir biologiquement actives 126 3. Le cytosol, un acteur majeur de la proteolyse 128 III. Le cytosol, producteur et echaugeur energetique des organites 129 1. Le cytosol produit de l'energie grace au glucose 129 IV. Le cytosol, defenseur et stabilisateur cellulaire, permet l'Integration des signaux de communication 130 1. Le cytosol pennet Ie maintien de l'homeostasie et de la dynamique cellulaire 130 2. Le cytosol pennet les echanges infonnationnels 131 • OCM CHAPITRE 4 : LE CYTOSOL 133 • Corriges des OCM Chapitre 4 : LE CYTOSOL 138 Chapitre 5 : LE CYTOSQUELETTE 139 I. Le cytosquelette, un reseau compose de trois principaux polymeres protelques fibreux et de protelnes associees 139 I. Generalites sur Ie cytosquelette 139 2. Trois rnonomeres proteiques constituent les elements de base du cytosquelettc 140 3. Ces trois rnonomeres s'assemblent en polyrneres fibreux 142 4. Des proteines specifiques sont associees aux polymeres 148 II. Le cytosquelette assure des fonctions structurales 151 1. Le cytosquelette joue un role dans l'organisation cellulaire 151 2. Les microfilaments d'actine sous-jacents II la membrane plasmique : role dans Ie maintien de sa structure 152 3. Les filaments intermediaircs soutiennent Ie noyau et pennettent I'assemblage en tissus 153 4. Les microtubules rayonnent des centrosomes et organisent des structures subcellulaires en relation avec ta matrice extracellulaire ISS Ill. Le cytosquelette assure des fonctions dynamiques 155 1. Les mouvements ceJlulaircs 155 2. Roles du cytosquelette dans les mouvements intracellulaires 156 IV. Les interactions entre microfilaments, microtubules et filaments intermediaires sont regulees et de nombreuses pathologies sont liees aux structures et au x functions du cytosquelette 158 I. Regulation du fonctionnement du cytosquelette 158 2. Pathologies et pratiques medicales associees 158 • QCM CHAPITRE 5 : LE CYTOSQUELETTE 160 • Corriges des QCM CHAPITRE 5 : LE CYTOSQUELETTE 166 CHAPITRE 6 : LA MATR1CE EXTRACELLULAIRE 167 I. Generaites 167 I. Les roles de la matrice extracellulaire sont varies 167 2. La matrice extracellulaire se trouve sous deux formes particulieres 168 II. La matrice extracellulaire : une diversite de composants structuraux 169 1. Les composants polyosidiques 169 2. Les composants proteiques 170 3. Les glycoproteines d'adherence : role dans I'organisation de la matrice extracellulaire 171 III. Mise en place et renouvellement de la matrice extracellulaire 172 I. Les cellules productrices de la matrice extraceJlulaire 172 2. Degradation de la matrice extracellulaire 172 IV. Les fonctions de la matrice extracellulaire 174 1. Les jonctions cellulaires : interaction cellules-cellules 174 2. Les liaisons cellules-rnatrice extracellulaire 177 • QCM CHAPITRE 6 : LA MATRICE EXTRACELLLlLAIRE 179 • Corriges des QCM CHAPITRE 6 : LA MATRICE EXTRACELLLlLAIRE 184 CHAPITRE 7 : STRUCTURE ET ORGANISATION FONCTIONNELLE DU NOYAU DES CELLULES ANIMALES EUCARYOTES 185 I. Le noyau et Ie stockage de I'information genetique 185 1. Mise en evidence 185 2. L'organisation nucleaire 186 3. Aspects biochirniques : les constituants de fa chromatine 193 4. Les differents niveaux d'organisation de la chromatine 194 II. Le noyau et I'expression de I'information genetique 198 1. Le decouplage transcription-traduction 198 2. La maturation des ARN et leur sortie du noyau 200 3. La synthese des ARNr au sein du nucleole 201 4.Lecontr61edela transcription 202 III. Le noyau et la transmission de I'information genetique 204 1. Le doublement de la chromatine 204 2. La dynamique nucleaire associee ala division cellulaire 205 3. Integration aI'echelle des individus et des generations 206 4. Le controle du cycle nucleaire 206 • QCM CHAPITRE 7 : LE NOVAU 209 • Corriges des QCM CHAPITRE 7 : LE NOVAU 215 CHAPITRE 8 : CHROMOSOME ET CARYOTYPE 216 I. Le chromosome rnetaphasique : materiel d'etude du caryotype 216 1. Generalites 216 2. La nature et la structure du chromosome 217 3. Les caracteristiques des chromosomes rnetaphasiques 218 II. Les techniques d'etudes des chromosomes: les caryotypes 220 1. Le materiel d'etude 220 2. La technique d'etablissement de caryotypes 220 3. Les techniques novatrices 222 III. Les informations obtenues apartir des caryotypes 222 1.Lesanomaliescytogenetiques 222 2. Le cas des anomaJies cytogenetiques acquises 224 3.Lesmodalitesdeprescription d'uncaryotypeetsonincidence 224 • QCM CHAPITRE 8 : CHROMOSOME ET CARYOTYPE 226 • Corriges des QCM CHAPITRE 8 : CHROMOSOME ET CARYOTYPE 231 Chapitre 9 : MITOCHONDRIES ET PEROXYSOMES 232 I. Les mitochondries : les centrales energetiques de la cellule 232 I. Caracteristiques generales des mitochondries 232 2. Mitochondri es et production d' ATP 234 3. Le genome mitochondrial 235 4. Structure et composition de la mitochondrie 236 5. Fonctions de la mitochondrie 239 6. Les maladies mitochondriales 242 II. Les peroxysomes : des organitcs reall sant des oxydations perm ettant 13 vic en milieu aerobic 242 1.Generalites concernant les peroxysomes 242 2. Composition des peroxysomes 243 3. Biogcnese et renouvellement des peroxysornes 245 4. Fonction des peroxysomes 247 5. Les maladies peroxysomales 250 TIl.Mitochondries et peroxysomes : une comparaison 251 1. Des organites 11 premiere vue tres differents 251 2. Une etude plus approfondie dernontre cependant de nombreuse s similitudes entre ces deux organites 253 • QCM CHAPITRE 9 : MITOCHONDRIES ET PEROXYSOMES 254 • Corriges des QCM CHAPITRE 9 : MITOCHONDRIES ET PEROXYSOMES 258