Les fonctions cellulaires

1. Les fonctions cellulaires Introduction • La nutrition • échanges sans mouvements de membrane • transport passif • la diffusion • l’osmose • transport actif • échanges avec mouvements de membrane • l’endocytose • l’exocytose • La respiration • La mort cellulaire • l’apoptose • La nécrose

2. Introduction La cellule va assurer différentes fonctions: • nutrition • respiration • mort cellulaire • croissance et reproduction • mouvement

3. Définitions : anabolisme : ensemble des réactions de synthèse ex : synthèse des protéines catabolisme : ensemble des réactions de dégradation ex: respiration cellulaire métabolisme : ensemble des réactions d’anabolisme et de catabolisme L’anabolisme consomme de l’énergie, le catabolisme produit de l’énergie

4. Les fonctions cellulaires Introduction • La nutrition • échanges sans mouvements de membrane • transport passif • la diffusion • l’osmose • transport actif • échanges avec mouvements de membrane • l’endocytose • l’exocytose • La respiration • La mort cellulaire • l’apoptose • La nécrose

5. 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'éliminerles 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

6. 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

7. 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)

8. Transport passif • 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

9. 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 -

10. 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

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

12. GR – plasmolyse Milieu hypertonique Globule rouge normal Milieu isotonique GR – turgescence Milieu hypotonique 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

13. 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

14. Na+ Na+ K+ Na+ K+ ADP + Pi ATP K+ Schéma de la pompe ionique Na+/K+

15. Les fonctions cellulaires Introduction • La nutrition • échanges sans mouvements de membrane • transport passif • la diffusion • l’osmose • transport actif • échanges avec mouvements de membrane • l’endocytose • l’exocytose • La respiration • La mort cellulaire • l’apoptose • La nécrose

16. 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

17. pinocytose endocytose par récepteurs phagocytose • du grec pinein: boire • capture non spécifique de petites quantités de liquide extracellulaire • nombreuses petites vacuoles (0,1 µm de diamètre) • internalisation spécifique du ligand lié à son récepteur • vésicules d’endocytose • 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

18. 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 • 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

19. Les fonctions cellulaires Introduction • La nutrition • échanges sans mouvements de membrane • transport passif • la diffusion • l’osmose • transport actif • échanges avec mouvements de membrane • l’endocytose • l’exocytose • La respiration • La mort cellulaire • l’apoptose • La nécrose

20. O2 H2O CO2 énergie ATP + chaleur substrats à oxyder B. La respiration • respiration cellulaire : dégradation de molécules combustibles consommant de l’O2 et produisant du CO2et de l’H2O • conséquence : production d’énergie sous forme d’ATP • combustibles : glucides simples, acides gras, nucléotides • siège de la respiration cellulaire : la mitochondrie

21. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie (ATP et chaleur) • Les étapes de la respiration cellulaire: • La glycolyse (dégradation du glucose en pyruvate) • Le cycle de Krebs (formation du NADH,H+ et FADH2) • La chaîne de transport d’électrons : phosphorylation oxydative du NADH, H+ et FADH2 (synthèse d’ATP) Bilan: glucose

22. La respiration cellulaire : exemple du glucose

23. 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

24. Les fonctions cellulaires Introduction • La nutrition • échanges sans mouvements de membrane • transport passif • la diffusion • l’osmose • transport actif • échanges avec mouvements de membrane • l’endocytose • l’exocytose • La respiration • La mort cellulaire • l’apoptose • La nécrose

25. mort cellulaire programmée très régulée (suicide de la cellule) • mort cellulaire active induite par des signaux • mort de la cellule dans des conditions physiologiques • pas d’éclatement de la cellule • pas de réaction inflammatoire (pas de cicatrice) C. La mort cellulaire • Il existe deux types de mort cellulaire • l’apoptose = mort cellulaire programmée • la nécrose = mort cellulaire non programmée • L’apoptose

26. 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

27. 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)