1

4. La cellule animale

= 100 000 000 000 000 cellules

= 1014 cellules

200 types de cellules différents

formant 11 systèmes

4. La cellule animale

vie de notre corps = vie de nos cellules

qui collaborent entre elles

objet de ce chapitre

étude des systèmes nerveux, reproducteur…

2

cellule eucaryote

échanges filtrés

cavités intracellulaires

synthèse de l’ATP synthèse des protides

mouvements

division cellulaire / mitose… 4

4.1. La membrane plasmique

4.1.1. structure moléculaire… rappels

5

6

bicouche de

phospholipides cholestérol

liquide intracellulaire = cytosol

liquide extracellulaire = liquide interstitiel

hydrophile

7

glycolipide glycoprotéine

glucide

face extérieure = le glycocalyx = carte d’identité de la cellule

(type, fonction, santé…) 8

9

face intérieure = relation avec le cytosquelette = maintient de

l’intégrité structurale

noyau

actine microtubules

?

10

échanges entre la cellule et son environnement ?

4.1.2. perméabilité et répartition des ions

Remarque :

a) et b) = perméabilité passive = diffusion

c) = perméabilité active = transport « commandé » par la cellule

molécules de taille moyenne :

seulement si elles sont neutres (=

hydrophobes / liposolubles)

ions : aucun

molécules polaires : très petites

macromolécules : aucune

diffusion simple : du côté où la

molécule est la plus abondante vers

le côté où elle est la plus rare.

graisse / CHCHCH CO2

O2 extracellulaire

intracellulaire

a) Petites molécules neutres & polaires :

11

à travers les lipides

b) Petites molécules polaires, chargées, ions :

Canal protéique

H3O+ Na+

Ca++

K+

Cl-

diffusion simple : selon le gradient de

concentration

à travers des pores / canaux spécifiques

10

1

20

1000

3

7,4

1

30

1

1

1

7,1

« concentration »

extracellulaire intracellulaire

H3O+

Na+

Ca++

K+

Cl-

Mg++

• Les canaux ioniques sont

spécifiques

• Certains sont toujours

ouverts : canaux « de fuite »

• La diffusion est « passive » 12

13

Certains canaux s’ouvrent sous l’effet d’un médiateur chimique =

canaux chimio dépendants

Pour chaque ion, la perméabilité de la membrane dépend :

- de la densité de canaux

- du gradient électrochimique (≠ concentrations int./ext.)

Remarque : un mécanisme analogue existe pour les molécules

polaires comme l’eau ou les sucres.

(canaux ligand dépendants)

14

Certains canaux sont sensibles au voltage / différence de charges

électriques entre les deux faces de la membrane = canaux

voltage dépendants

+-++-++

-+- -+- -

- +- - - +-

+- +++- +

différence de

potentiel / ddp

Pourquoi les charges électriques sont-elles différentes de

part et d’autre de la membrane ?

➜ Parce que les ions ne sont pas équitablement répartis.

Pourquoi les ions ne sont-ils pas équitablement répartis ?

➜ Parce que des pompes protéiques les concentrent d’un côté

ou de l’autre de la membrane.

➜ Parce que les « macromolécules négatives » sont plus

abondantes dans la cellule (protides…). 15

16

Milieu intracellulaire

(cytosol)

Org

- Org-

Milieu extracellulaire

(milieu intérieur)

K+ K+

Na+ Na+ Cl- Cl- Ca2+

. Ca2+

solution solvant

soluté

membrane perméable

au soluté

diffusion simple

pour équilibrer les

concentrations

membrane imperméable

au soluté (ex : ions)

osmose =

passage de

l’eau pour

équilibrer les

concentrations

Passage de l’eau à travers la membrane plasmique

17

solution

hypertonique

La cellule absorbe l’eau

La cellule perd son eau

solution

hypotonique

solution isotonique

18

Pour vivre, la cellule dépense de l’énergie (métabolisme).

Les besoins énergétiques de la cellule peuvent être

momentanément très importants.

La cellule ne peut donc survivre que si elle stocke suffisamment

d’énergie « potentielle ».

Exemple : synthèse d’adénosine triphosphate / ATP

De part et d’autre de la membrane

plasmique, la cellule va entretenir une

différence de potentiel électrique / ddp

grâce à des pompes ioniques qui vont

expulser certains ions de la cellule et

en concentrer d’autres dans le cytosol.

c) Perméabilité active = transport nécessitant une dépense

énergétique

C1- pompes protéiques

19

cytosol

ion

ATP ADP + Pi

énergie

Transport actif contre le gradient de concentration

Activité enzymatique

Exemples : pompe faisant sortir 3 Na+ et entrer 2 K+ (antiport)

pompe concentrant Ca2+ dans des vésicules

pompe faisant sortir Cl- des cellules 20

cytosol

?

cytosol

cytosol

cytosol

endocytose (phagocytose, pinocytose)

exocytose

pour les grosses molécules…

• pas de problème de charge électrique

• l’endocytose peut être spécifique : récepteurs membranaires*

C2- mouvements membranaires

21

Les membranes des organites intracellulaires ont toutes la même

structure :

22

23

Membrane plasmique =

« mosaïque fluide »

Appareil de Golgi

Réticulum endoplasmique rugueux

Noyau

Car elles ont ~la même origine et sont « fonctionnellement »

connectées :

24

Mesure de la différence de potentiel transmembranaire au repos

= Potentiel de membrane au repos

= Potentiel de repos

Le liquide interstitiel est

légèrement plus

électropositif que le cytosol.

La différence de charges entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule

est le « potentiel de membrane » ou « potentiel de repos ».

Le PR est négatif.

-

-

- -

+

+

+

+

4.1.3. Polarisation et potentiel de repos

+

+

+ +

+ +

+

+

+ +

+

+

+ +

+ +

+

+ +

+

- - -

-

-

- -

-

- -

-

- - -

-

-

Pour mesurer la différence de potentiel / ddp, il faut un

capteur dans la cellule et un autre à l’extérieur.

capteur électrique

= électrode

microélectrode

électrode de référence

appareil permettant de voir

& de mesurer la ddp =

oscilloscope

25

Canon à e-

écran

26

+

-

+

-

Les e- sont attirés par la

plaque positive : leur

trajectoire est déviée vers

la droite.

Les e- sont attirés par la

plaque positive : leur

trajectoire est déviée vers

la gauche.

Si les plaques sont alternativement positives et négatives, les e-

sont alternativement attirés vers la droite et vers la gauche.

On peut faire alterner très vite la polarité de manière à ce que les

e- balayent l’écran de gauche à droite en dessinant un trait

horizontal. 27

+ puis progressivement -

- puis progressivement +

Ce trait traduit le temps qui passe

oscilloscope à « balayage »

28

+

+

+ +

+ +

+

+

+ +

+

+

+ +

+ +

+

+ +

+

- - -

-

-

- -

-

- -

-

- - -

-

-

29

alternativement + & - pour

permettre le balayage

+

+

+ +

+ +

+

+

+ +

+

+

+ +

+ +

+

+ +

+

- - -

-

-

- -

-

- -

-

- - -

-

-

-

+

Le faisceau d’e- est

dévié vers le bas

30

+100 mV

-100 mV

0 mV

Les deux électrodes

sont à l’extérieur

La microélectrode est

introduite dans la cellule

La microélectrode

reste dans la cellule

PR = -20 à -200 mV selon les cellules

(« souvent » -70 mv)

31