M1S2 Cytosol et organites cytoplasmiques

Question 1

Qu’est ce que le cytoplasme? De quoi est il composé?

Answer 1

Le matériel biologique contenu entre la membrane cellulaire (ou plasmique) et la membrane nucléaire

• le cytosol : la phase liquide
• les organites cytoplasmiques : les structures membranaires ou libres

Question 2

Quelle est la composition du cytosol?

Answer 2

Représente plus de 50 % du volume cellulaire.

Il est constitué d’eau (à 85 %) et de nombreuses substances dissoutes ou hydrophiles:

• ions (Na+, K+, Ca2+, Cl-, Mg2+) ;
• gaz : oxygène, CO2, N2 (diazote) ;
• molécules organiques hydrosolubles (oses, acides aminés, acides gras à chaîne courte, urée…)
• macromolécules hydrophiles ou amphiphiles surtout protéiques (30 % du volume du cytosol), mais aussi polysaccharides, glycoprotéines, ARN.

Question 3

Sous quelles formes se trouve l’eau du cytosol ?

Answer 3

• 95% eau libre : seule cette forme participe à l’osmose
• 5% lié à des ions ou molécules hydrosolubles

Question 4

Pourquoi la composition ionique du cytosol est elle différente de celle du milieu extra cellulaire ?

Answer 4

Ceci est dû au caractère sélectif des mécanismes de transport de la membrane cellulaire

Question 5

Quelle est la composition ionique du cytosol ?

Answer 5

K+ 139 mmol
Na+ 12 mmol
HCO3- 11mmol
Cl- 4 mmol
Ca2+ traces

Question 6

Quelle est la composition ionique du milieu extracellulaire?

Answer 6

Na+ 140 mmol
Cl- 115 mmol
HCO3- 27 mmol
K+ 4 mmol
Ca2+ 1,8 mmol

Question 7

Quel ion trouve t-on principalement dans le millieu extracellulaire ? dans le cytosol?

Answer 7

• Potassium est le principal ions intracellulaire
• Sodium est le principale ions extracellulaire

Question 7

Quels sont les éléments permettant un potentiel électrochimique de membrane?

Answer 7

Grace à un déséquilibre dans la répartition ionique.

Il est rendu possible et maintenu par les transporteurs actifs (« pompes ») Na/K dont l’action nécessite une consommation énergétique assurée par l’ATP.

On considère que plus de 30 % de la production énergétique cellulaire sont utilisés par ces pompes.

Question 8

Qu’est ce que le cytosquelette ? Qu’est ce que sa fonction ?

Answer 8

Ce sont des protéines qui traversent le cytosol.

Elles assurent le maintien de la forme de la cellule et facilitent le transport intracellulaire.

Question 9

Quel est le pH du cytosol

Answer 9

Le pH est compris entre 7 et 7,4.

Question 10

Quelles sont les fonctions du cytosol?

Answer 10

• d’assurer le milieu adapté au déroulement des réactions biochimiques cellulaires (présence d’eau, pH, osmolarité). Le cytosol est ainsi indispensable au déroulement du métabolisme
• de permettre la mise en réserve de certaines molécules (triglycérides ou glycogène par exemple)
• d’assurer la transmission des messages en provenance de l’extérieur de la cellule vers le noyau pour la régulation et l’adaptation de son activité
• de transporter des molécules depuis leur lieu de synthèse à leur lieu d’utilisation cellulaire ou d’exportation
• de permettre la séparation des cellules issues de la division cellulaire

Question 11

Quels sont les organites membranaires cytoplasmiques?

Answer 11

Retinaculum endoplasmique
Appareil de golgi
Vésicules de sécrétion
Lysosomes
Mitochondries
Peroxysomes

Question 12

Quels sont les organites amembranaires cytoplasmiques?

Answer 12

Ribosomes

Question 13

Qu’est ce qu’un organite cytoplasmique?

Answer 13

Ce sont des structures fonctionnelles cellulaires baignant dans le cytosol, duquel elles sont le plus souvent séparées par des membranes phospholipidiques similaires à la membrane plasmique.

Les organites peuvent ainsi être membranaires ou amembranaires.

Question 14

Où est situé le Réticulum endoplasmique ?

Answer 14

Il prolonge la membrane nucléaire externe et communique avec l’appareil de Golgi : on parle de système endomembranaire.

Question 15

Où se situe le Réticulum endoplasmique rugueux /granuleux (REG)?

Answer 15

Une partie du RE, proche du noyau, permet l’ancrage à sa membrane de molécules d’ARN ribosomial et constitue ainsi le site de la synthèse des protéines.
Cet aspect granuleux est dû à la présence de ribosomes sur la membrane du RE.

Question 16

Où se situe le Réticulum endoplasmique lisse (REL) ?

Answer 16

La partie la plus éloignée du noyau est libre de ribosomes.

Question 17

Quelle est la fonction du REG ?

Answer 17

La production de protéines destinées à la reconstitution des membranes cellulaires ainsi qu’à l’exportation.

Question 18

Que deviennent les protéines produites par le REG?

Answer 18

Une fois assemblées dans le REG, les molécules subissent une maturation par acquisition de leur structure spatiale, sont éventuellement couplées à d’autres molécules et transmises vers l’appareil de Golgi.

Les molécules dont la configuration finale n’est pas celle voulue sont détruites à l’intérieur du REG.

Question 19

Quelle est la fonction de REL ?

Answer 19

• Le REL est responsable de la synthèse des molécules non protéiques, notamment des phospholipides de membrane.
• Etablit des connexions entre le REG et l’appareil de Golgi et permet l’assemblage des molécules ou des particules complexes contenant des protéines (lipoprotéines, glycoprotéines), même si une partie de cette activité peut se dérouler dans le REG. Il est donc impliqué dans la synthèse d’hormones stéroïdes, dans le métabolisme des lipides, dans la biosynthèse du cholestérol…
• Le stockage du calcium intracellulaire.
• La dégradation de molécules toxiques dans le foie (fonction de détoxication) : pesticides, médicaments…

Question 20

Pour quelle fonction le REL stock t-il du calcium intracellulaire ?

Answer 20

En effet, le calcium inhibe la plupart des activités métaboliques cellulaires, mais il permet également dans certaines cellules (cellule musculaire striée squelettique par exemple) l’apparition de l’influx nerveux ou encore la contraction musculaire.

Son entreposage à l’intérieur du système membranaire du REL permet sa mobilisation au besoin et sa disparition rapide du cytosol une fois son action terminée.

Question 21

Comment est renouveler la membrane plasmique ?

Answer 21

Le RE se disloque et donne naissance à des vésicules intermédiaires qui constituent par la suite l’appareil de Golgi.

Ces mêmes structures membranaires vont se retrouver dans la membrane plasmique dont le RE est la seule source de renouvellement.

Question 22

Comment est appelé le RE dans les neurones?

Answer 22

Corps de Nissl.

Question 23

Quel est le rôle de l’appareil de Golgi? Quelles sont ses caractéristiques ?

Answer 23

Ce mécanisme est également connu comme « adressage des protéines » depuis le cytosol vers la membrane plasmique.

La membrane golgienne est très riche en protéines (plus de 60 %). Les sacs (ou citernes) golgiens sont réunis entre eux par des canaux transversaux.

Il est généralement unique dans la cellule eucaryote.

Il est constitué d’un empilage de sacs membranaires dont l’ensemble a une forme de demi-lune, avec une face orientée vers le RE et qui constitue la face d’accès des molécules (ou face cis), et une face orientée vers la membrane qui permet l’évacuation des molécules stockées (face trans).

Question 24

Quelles modifications subissent les molécules lors de leur transit de l’appareil de Golgi?

Answer 24

• transformées
• couplées entre elles (exemple : modification des glycosylations)
• assemblées dans des structures plus complexes.
• activation de certaines pro-molécules (par hydrolyse par exemple) en molécules actives.

Question 25

De quoi sont constituées les vésicules de sécrétion?

Answer 25

Ce sont des fragments de la membrane golgienne qui se séparent de l’appareil de Golgi.

Question 26

Quel est le rôle de la sécrétion constitutive?

Answer 26

Les vésicules de sécrétion peuvent s’unir et se confondre à la membrane pour apporter des molécules nécessaires à sa constitution

Question 27

Qu’est ce que les Lysosomes?

Answer 27

Ce sont des organites vésiculaires dont le contenu est essentiellement représenté par des enzymes lytiques.

Question 28

Quel est le rôle des lysosomes ?

Answer 28

Ils sont responsables de la digestion cellulaire, qu’il s’agisse de dégradation de molécules complexes pour obtenir des matières premières métaboliques ou bien de détruire des molécules potentiellement dangereuses pour la cellule.

Ces organites vont donc :
* digérer les particules ingérées par endocytose ;
* dégrader les organites usés ;
* dégrader et libérer le glycogène…

Question 29

Comment fonctionne les lysosomes ?

Answer 29

Leur membrane fusionne avec celle des vésicules d’endocytose, ce qui permet le contact des molécules endocytées avec le contenu des lysosomes.

Question 30

Qu’est ce que les endo-phagosomes ?

Answer 30

Les structures cellulaires dégradées entourées par des fragments de membrane, voué à fusionner avec les lysosomes.

Question 31

Quels enzymes contiennent les lysosomes ? Est comment est assurer leur fonctionnement?

Answer 31

L’appareil enzymatique de ces organites est dominé par les hydrolases (protéases, lipases, glycoside hydrolases, nucléotidases).

Ces enzymes ont un pH optimum d’action acide. Le pH à l’intérieur des lysosomes est compris entre 3,5 et 5 ; il est assuré par des pompes à protons situées dans la membrane de l’organite.

Question 32

Que ce que l’autolyse?

Answer 32

Lorsque la cellule manque d’oxygène ou lors d’un excès de vitamine A, la membrane les lysosomes se rompt et libère le contenu acide dans la cellule, la détruisant ainsi.

Question 33

Qu’est ce que les mitochondries? Quel est leur rôle?

Answer 33

Ce sont des organites extrêmement spécialisés, délimités par une double membrane.

Elles sont le siège de la production énergétique cellulaire et bénéficient d’une relative autonomie dans leur fonctionnement : elles possèdent une quantité limitée de matériel nucléaire (ADN) ainsi que des ribosomes, ce qui leur permet une synthèse protéique propre.

Dans les cellules spécialisées, les mitochondries sont en outre le siège de la synthèse des hormones stéroïdiennes en lien avec le REL.

Question 34

Comment s’effectue la multiplication des mitochondries?

Answer 34

La multiplication de ces organites ne peut se faire qu’à partir de mitochondries existantes.

Elles peuvent ainsi se diviser mais également fusionner entre elles, ce qui permet à la cellule d’adapter sa production énergétique aux besoins.

Question 35

Quelle est la particularité de la membrane mitochondriale ?

Answer 35

Elle sert de délimitation du cytosol par une double membrane : externe orientée vers le cytosol et interne orientée vers la matrice. Les deux sont séparées par un espace riche en protons, l’espace intermembranaire.

La membrane externe est relativement perméable et permet l’accès des molécules à la mitochondrie.

La membrane interne est très peu perméable et présente de nombreux plis (crêtes) qui sont le siège des réactions de la chaîne respiratoire.

Question 36

Quelles réactions ont lieu dans la matrice mitochondirale?

Answer 36

La matrice est le siège des réactions du cycle de Krebs.

La glycolyse avec obtention du pyruvate a lieu dans le cytosol.
Le pyruvate accède ensuite à la matrice mitochondriale, où se déroule le cycle de Krebs, et les transporteurs de protons (coenzymes) passent dans la membrane interne de la mitochondrie pour entrer dans la chaîne respiratoire.
L’oxydation de ces transporteurs génère un flux de protons vers l’espace intermembranaire. Le retour de ces protons vers la matrice pour être couplés à l’oxygène dégage l’énergie nécessaire à la production d’ATP.

Question 37

De quoi est constituer le système endomembranaire? Quel est son rôle?

Answer 37

• RE
• l’appareil de Golgi
• des vésicules de sécrétion
• des lysosomes
• la membrane nucléaire externe

Ces organites communiquent tous entre eux et permettent par exemple la synthèse d’une protéine (REG), sa maturation (Golgi) et son exportation (vésicules de sécrétion) par exocytose.

Question 38

Qu’est ce que les peroxysomes?

Answer 38

Il s’agit de petits sacs contenant des enzymes comme les oxydases et les catalases.

Question 39

Quel est le rôle des Peroxysomes?

Answer 39

Les oxydases utilisent l’oxygène moléculaire (= O2) pour détoxiquer des substances nocives, mais aussi pour oxyder des acides gras à longue chaîne.

La fonction la plus importante de cet organite reste la neutralisation des radicaux libres, dangereux pour la cellule. En effet, ces substances chimiques comportent des électrons non appariés pouvant causer un vieillissement accéléré de la cellule et la conduire rapidement à sa mort.

Question 40

Comment fonctionne les catalases ?

Answer 40

2 H2O2 –> 2 H2O + O2

La catalase catalyse la dégradation du peroxyde d’hydrogène (= eau oxygénée), produit oxydant et néfaste du métabolisme cellulaire, en O2 et H2O.

Question 41

Quel est le rôle des oxydases?

Answer 41

Les oxydases utilisent l’oxygène moléculaire (= O2) pour détoxiquer des substances nocives, mais aussi pour oxyder des acides gras à longue chaîne.

Question 42

Qu’est ce que les ribosomes? Quel est son rôle?

Answer 42

Ce sont des molécules complexes constituées d’ARN et de protéines. Ils peuvent se trouver libres dans le cytosol ou attachés à la membrane du RE.

Sa fonction est d’assurer le couplage entre l’information en provenance du noyau et l’appareil de synthèse des protéines.

Il est responsable de la progression de la synthèse protéique par déplacement le long de la molécule d’ARNm, ce qui nécessite une importante consommation énergétique. Les ribosomes libres permettent la production de protéines nécessaires à la cellule alors que ceux attachés au RE produisent les protéines de structure membranaire ou d’exportation.

Question 43

Quelles sont les caractéristiques structurelle des ribosomes?

Answer 43

Quand il est fonctionnel, il est constitué de deux sous-unités, une grande et une petite.

La petite sous-unité permet la fixation du transporteur d’information (ARNm ou messager) ainsi que du transporteur de matière première, à savoir d’acides aminés – l’ARNt ou de transfert.
Elle permet l’assemblage des acides aminés par formation de liaisons peptidiques

La grande sous-unité sert à fixer les ARNt porteurs d’acides aminés pendant la durée de la réaction et permet ensuite la libération progressive de la molécule ainsi constituée.

Question 44

Quels sont les rôles des organites de la cellule ?

Answer 44

• Assurer la fonction cellulaire
• la constitution des tissus
• La fonction cohérente des organes

Question 45

Quels actions des organites permettent d’assurer la fonction cellulaire?

Answer 45

• Sécrétion de molécules protéiques (de structure des tissus, hormonales, enzymatiquesou autres)
• sécrétion de molécules lipidiques (nécessaires au renouvellement des structures cellulaires notamment membranaires, sécrétion d’hormones stéroïdiennes)

Question 46

Quels actions des organites permettent de constituer les tissus?

Answer 46

• La production de protéines qui constituent les fibres des tissus conjonctifs ou de protéines qui réalisent les jonctions intercellulaires et qui permettent de définir les propriétés et les caractéristiques physiques des tissus épithéliaux (perméabilité, capacité de transport, résistance, etc.)

Question 47

Quels actions des organites permettent une fonction cohérente des organes?

Answer 47

Les cellules constitutives des organes ont une activité identique, complémentaire ou cohérente. Par exemple, les cellules du tissu osseux ont pour fonction la production du tissu mais également son remodelage.