Biologie Cellulaire
La biologie cellulaire étudie la cellule — unité fondamentale du vivant. Toute forme de vie connue est constituée d’une ou plusieurs cellules. La discipline s’intéresse à leur structure, leur fonctionnement, leurs interactions et leur reproduction.
Cellules procaryotes et eucaryotes§
La grande division du vivant cellulaire :
| Critère | Procaryote | Eucaryote |
|---|---|---|
| Noyau | Absent (ADN libre dans le cytoplasme) | Présent (membrane nucléaire) |
| Taille | 1–10 µm | 10–100 µm |
| Organites membranaires | Absents | Présents (mitochondries, RE, Golgi…) |
| Organisation | Unicellulaire | Uni ou pluricellulaire |
| Exemples | Bactéries, archées | Animaux, plantes, champignons, protistes |
La membrane plasmique§
La membrane plasmique délimite la cellule et contrôle les échanges avec l’extérieur.
Structure : modèle de la mosaïque fluide
- Bicouche phospholipidique : deux feuillets de phospholipides (queues hydrophobes vers l’intérieur)
- Protéines membranaires : récepteurs, canaux ioniques, transporteurs, enzymes
- Cholestérol : fluidifie et stabilise la membrane
Types de transport :
- Passif : diffusion simple (O₂, CO₂), osmose (eau), diffusion facilitée (glucose via canaux)
- Actif : contre le gradient de concentration, nécessite de l’ATP (ex. pompe Na⁺/K⁺)
- Endocytose / exocytose : ingestion ou sécrétion de grosses molécules par vésicules
Les organites des cellules eucaryotes§
| Organite | Fonction |
|---|---|
| Noyau | Contient l’ADN, siège de la transcription (ADN → ARN) |
| Mitochondries | Respiration cellulaire, production d’ATP (“centrale énergétique”) |
| Réticulum endoplasmique rugueux (RER) | Synthèse et repliement des protéines (avec ribosomes) |
| Réticulum endoplasmique lisse (REL) | Synthèse des lipides, détoxification |
| Appareil de Golgi | Tri, modification et expédition des protéines |
| Lysosomes | Digestion intracellulaire (enzymes lytiques) |
| Chloroplastes | Photosynthèse (cellules végétales seulement) |
| Vacuoles | Stockage d’eau et de nutriments (grande vacuole centrale dans les végétaux) |
| Ribosomes | Traduction (ARN → protéines) — présents chez tous les êtres vivants |
| Centrosome | Organisation du fuseau mitotique lors de la division |
La division cellulaire§
Mitose — croissance et remplacement§
La mitose produit deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère. Elle assure la croissance, la cicatrisation et le remplacement des cellules usées.
Interphase (réplication de l'ADN) → Prophase → Métaphase → Anaphase → Télophase → Cytocinèse| Phase | Ce qui se passe |
|---|---|
| Prophase | Les chromosomes se condensent, le fuseau mitotique se forme |
| Métaphase | Les chromosomes s’alignent à l’équateur de la cellule |
| Anaphase | Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles |
| Télophase | Reformation des noyaux, décondensation des chromosomes |
| Cytocinèse | Division du cytoplasme → 2 cellules filles |
Méiose — production de gamètes§
La méiose produit 4 cellules filles haploïdes (n chromosomes) génétiquement diversifiées. Elle est à la base de la reproduction sexuée.
- Méiose I : séparation des chromosomes homologues → 2 cellules haploïdes
- Méiose II : séparation des chromatides → 4 gamètes
La recombinaison génétique (enjambement) lors de la méiose I génère la diversité génétique.
Cycle cellulaire et cancer§
Le cycle cellulaire est régulé par des points de contrôle (checkpoints) qui vérifient l’intégrité de l’ADN avant chaque étape.
Le cancer résulte d’une dérégulation de ce cycle :
- Mutations des gènes proto-oncogènes → oncogènes (accélèrent la prolifération)
- Mutations des gènes suppresseurs de tumeur (ex. p53) → perte du frein sur la division
Théorie endosymbiotique§
Les mitochondries et les chloroplastes seraient d’anciens procaryotes “avalés” par une cellule eucaryote ancestrale et devenus des organites. Arguments :
- Leur propre ADN circulaire
- Leur propre système de ribosomes
- Leur double membrane
- Ils se reproduisent par fission binaire comme des bactéries