CYTOLOGIE & HISTOLOGIE

Les Niveaux D'organisation Structurale

• Le corps humain comprend différents niveaux d'organisation structurale reliés de diverses façons

1.Le niveau  chimique

• Le plus élémentaire de l'organisation, comprend tous les atomes et molécules essentiels au maintien de la vie.
• Citons parmi ces atomes, le carbone (C), l'hydrogène (H), l'oxygène (O), l'azote (N), le calcium (Ca), le potassium (K) et le sodium (Na).
• Les combinaisons d'atomes forment des molécules telles que les protéines, les glucides, les lipides et les vitamines.

2.Le niveau cellulaire

• À leur tour, les molécules se combinent entre elles pour former le niveau cellulaire,
• Les cellules représentent les unités  structurales et fonctionnelles de base d'un organisme.
• Ex: cellules musculaires, nerveuses, sanguines ….

NB: les cellules contiennent des structures spécialisées appelées organites tels que le noyau, les mitochondries et les lysosomes qui remplissent une fonction déterminée.

3.Le niveau tissulaire

• Les tissus sont constitués de groupes de cellules (et de leur substance intercellulaire) semblables, issus généralement de cellules communes, qui remplissent ensemble une certaine fonction.  
• Les quatre types fondamentaux de tissus du corps sont
  • Épithélial,
  • Musculaire, 
  • Conjonctif
  • Nerveux.

4.Le niveau organique

• Il résulte de la jonction de différents types de tissus dans le corps.
• Les organes sont des structures composées d'au moins 2 tissus différents, et dotées de fonctions définies et de forme reconnaissable.

5.Le niveau systémique

• •Un système ou appareil est composé d'un ensemble d'organes connexes qui ont pour but la même fonction.

6.Le niveau de l'organisme

• Toutes les parties du corps qui fonctionnent en interrelation constituent l'organisme, un être vivant.

L'HOMÉOSTASIE: LE MAINTIEN DES LIMITES PHYSIOLOGIQUES

• Comme nous l'avons vu, le corps humain est composé de divers systèmes, appareils et organes constitués chacun de millions de cellules.
• Ces dernières ont besoin d'un état  relativement stable afin de fonctionner efficacement et de contribuer à la survie du corps dans son ensemble.
• Le maintien d'un état stable de ces cellules constitue une fonction essentielle de chaque organisme multicellulaire.
• Les physiologistes désignent cette stabilité relative par le mot homéostasie.
• L'homéostasie (homéo: même; stasie: position) est l'état dans lequel le milieu interne de l'organisme reste à l'intérieur de certaines limites physiologiques.
• Afin que les cellules corporelles puissent survivre, la composition des liquides qui entourent celles-ci doit être constamment et précisément maintenue.
• Afin que les cellules corporelles puissent survivre, la composition des liquides qui entourent celles-ci doit être constamment et précisément maintenue.

Propriétés communes aux différents types cellulaires

1. Stockage et transmission des informations génétiques
2. Synthèse de macromolécules spécifiques
3. Gestion de l ’énergie
4. Adaptation aux conditions extérieures

Le Niveau D'organisation Cellulaire

1. La membrane plasmique (cellulaire).
2. Cytoplasme
3. Les organites
4. Les inclusions

1.La membrane plasmique (cellulaire).

• Cette membrane externe sépare les composantes internes de la cellule des substances extracellulaires et du milieu externe.

2.Cytoplasme

• tout le contenu des cellules situé entre la membrane plasmique et le noyau.
  • Cytosol: partie semi-liquide épaisse du cytoplasme ou liquide intracellulaire.
  • Le cytosol comprend de nombreuses enzymes et protéines solubles, ainsi que des nutriments, des ions et d'autres petites molécules, qui participent tous aux différentes phases du métabolisme.

3.Les organites

• structures hautement organisées possèdent des formes caractéristiques grandement spécialisées en vue d'activités cellulaires précises.

4.Les inclusions:

• Sont des structures temporaires qui contiennent des sécrétions et des produits stockés de la cellule.

La Membrane Plasmique (Cellulaire)

• La membrane plasmique ou cellulaire ou encore le plasmalemme désigne une fine barrière qui sépare les composantes internes de la cellule des substances extracellulaires et du milieu externe.
• Son rôle est de régler le passage des substances qui entrent et qui sortent de la cellule.

• Près de 75 % des lipides sont des phospholipides, soit des lipides qui contiennent du phosphore.
• On trouve en moins grand nombre les glycolipides (des lipides auxquels un ou plus d'un groupement glucidique est fixé) et le cholestérol (un stéroïde).
• Les molécules de phospholipides sont disposées en deux rangées parallèles, formant une double couche phospholipidique (lipidique).
• Cette disposition résulte du fait que les phospholipides sont amphipathiques, c'est-à-dire qu'ils possèdent des régions polaires et non polaires.
• La partie polaire, hydrophile. (qui se mélange à l'eau), correspond à la «tête» qui contient du phosphate.
• Les parties non polaires, hydrophobes (qui ne se mélangent pas à l'eau), correspondent aux deux «queues» d'acide gras.

Les protéines membranaires

• Elles sont de deux types :

1. Intégrales
2. Périphériques

1.Les protéines Intégrales

• Les protéines intégrales (structurales) s'étendent dans la double couche  phospholipidique parmi les queues d'acides gras.
• Ce sont pour la plupart des glycoprotéines (combinaisons de glucides et de protéines)

2.Les protéines périphériques

• Les protéines périphériques ne s'étendent pas dans la double couche phospholipidique.
• Elles sont fixées lâchement aux surfaces interne et externe de la membrane et s'en séparent facilement.

3.Rôles des protéines

• Certaines protéines intégrales (ou glycoprotéines) forment de minuscules canaux (pores) par lesquels des substances entrent et sortent de la cellule.
• D'autres jouent le rôle de transporteurs afin de déplacer une substance d'un côté de la membrane à un autre que nous décrirons sous peu.
• Les protéines structurales servent aussi de sites de  reconnaissance appelés récepteurs.
• Certaines protéines intégrales et périphériques sont des enzymes.
• D'autres protéines périphériques qui font face au cytosol servent d'ancres du cytosquelette ; elles forment un point d'attache entre la membrane plasmique et les filaments du cytosquelette.
• Les glycoprotéines et les glycolipides de la membrane sont souvent des marqueurs de l'identité cellulaire.

NB: D'autre part, la diversité de protéines qui peut être comprise dans une membrane donnée est énorme et les protéines de la membrane peuvent jouer de nombreux rôles Récepteurs: Il s'agit de molécules qui peuvent reconnaître une certaine molécule et se fixer à elle. Cette dernière peut être notamment une hormone, un neurotransmetteur ou un nutriment, qui revêt de l'importance dans une certaine fonction cellulaire. Une molécule qui s'unit spécifiquement à un récepteur à la faveur de forces autres que des liaisons covalentes s'appelle un ligand de ce récepteur.

La Physiologie De La Membrane

1.La communication

• La membrane plasmique intervient dans la communication cellulaire, ce qui comprend les interactions avec d'autres cellules corporelles, des cellules étrangères et des ligands tels que des hormones, des neurotransmetteurs, des enzymes, des nutriments et des anticorps dans le liquide extracellulaire.

2.Le gradient électrochimique

• Dans le liquide extracellulaire, les principaux cation (ion positif) et anion (ion négatif) sont respectivement Na+ et Cl-.
• Dans le cytosol, le principal cation est K+, alors que les deux principaux anions sont les phosphates organiques (groupements de PO43- fixés aux molécules organiques telles que l'ATP) et des acides aminés chargés négativement dans les protéines.
• La membrane maintient un gradient (une différence) électrique et chimique appelé simplement un gradient électrochimique entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.

a)Le gradient chimique

• Le gradient chimique est dû au fait que la membrane maintient des compositions chimiques très différentes dans le cytosol et dans le liquide extracellulaire.

b)Le gradient électrique

• Le gradient électrique est dû au fait que la surface interne de la membrane est plus négative que la surface externe, dans la plupart des cellules.
• Il en résulte une tension (voltage) appelée le potentiel de membrane, à travers la membrane.

3.La perméabilité sélective

• La membrane cellulaire règle l'entrée et la sortie des  substances.
• On appelle perméabilité sélective la capacité des membranes de permettre le passage de certaines substances et d'empêcher celui-ci quand il s'agit d'autres substances.
• La perméabilité d'une membrane plasmique à  différentes substances dépend d'un certain nombre de facteurs liés à la structure de la membrane.

Le passage de substances à travers les membranes plasmiques

• Les mécanismes qui déplacent les substances dans une membrane sans recourir à de l'énergie (libérée par fractionnement de l'ATP) sont des processus passifs.
• Dans les processus actifs, la cellule utilise  l'énergie libérée par fractionnement de l'ATP afin de transporter la substance à travers la membrane.

1.Les processus passifs

Ces processus de transport dépendent des gradients de pression ou de concentration ou encore du processus de diffusion.

a) La diffusion simple

• Toutes les substances possèdent de l'énergie  cinétique (l'énergie du mouvement), elles se déplacent constamment, se heurtent les unes contre les autres et se dirigent dans diverses directions.
• les particules diffusent davantage de la région à forte concentration vers la région à faible concentration.

b) L’osmose

• L'osmose, un autre processus passif, est le mouvement net d'un solvant, soit de l'eau dans des systèmes vivants, à travers une membrane sélectivement perméable.
• L'eau se déplace par osmose à travers une membrane, d'une région à forte concentration d'eau vers une région à faible concentration d'eau.

Principe de l'osmose.

• En a) le sac de cellophane (une membrane sélectivement perméable), qui contient une solution à 20 % de sucre (sucrose), est immergé dans un bêcher d'eau distillée (pure). La flèche montre que les molécules d'eau peuvent librement passer dans le sac. Cependant, les molécules de sucre ne peuvent sortir du sac. A mesure que l'eau s'introduit par osmose dans le sac, la solution sucrée devient plus diluée et augmente de volume.
• En b), au point d'équilibre, la solution sucrée a monté dans une partie du tube. A ce stade, le même nombre de molécules d'eau entre dans le sac de cellophane et en sort.
• La pression osmotique est la force qu'exerce le liquide qui monte dans le tube.

c) La filtration

• Dans ce processus, l'eau (le solvant) et un certain nombre de substances dissoutes (solutés) traversent une membrane par gravité ou par pression hydrostatique (de l'eau).
• Ce mouvement s'effectue toujours d'une région de forte pression vers une région de faible pression.

d) La diffusion facilitée

• Certaines substances ne peuvent pas diffuser à travers les canaux (pores) de la membrane parce qu'elles sont trop grosses, ni à travers la double couche phospholipidique parce qu'elles ne sont pas liposolubles.
• Comme la diffusion libre, la différence de concentration est le moteur du transport. Cependant, la molécule ne traverse pas directement la membrane, elle doit utiliser une protéine transmembranaire de transport :
  • Les protéines de canal (canaux ioniques) : elles ne doivent pas changer de forme pour permettre le passage.Ce transport par les protéines de canal est :
    • et régulé, les protéines de canal ont la capacité de se fermer.
    • extrêmement rapide ;
    • très spécifique : elles ne laissent passer qu'une ou quelques sortes de molécules et pas d'autres ;
  • Les transporteurs : ils changent de forme pour déplacer des molécules d'un côté à l'autre d'une membrane. Ce transport est similaire à celui des protéines canaux, si ce n'est qu'il est généralement moins rapide et qu'il peut également transporter des molécules ou ions contre leur gradient électrochimique (on parle alors de transport actif et non passif et de pompe à la place de transporteur).
• Ce type de transport est également saturable, et la vitesse est limitée par l'accessibilité au transporteur. Les perméases sont de ce type, mais aussi les transporteurs de glucose ainsi que beaucoup d'autres. Il ne dépend pas non plus de l'hydrophobicité des substances déplacées.

2.Les processus actifs

• Certaines substances qui ont besoin de pénétrer ou de quitter des cellules corporelles ne peuvent pas traverser passivement les membranes plasmiques. Elles sont trop grosses, le signe de leur charge les en empêche ou elles doivent aller à contre-courant du gradient de concentration. Elles peuvent
  traverser la membrane par des processus actifs assortis de dépense d'énergie tirée du fractionnement de l'ATP et qui sont le transport actif et en vrac. Dans le transport actif, certaines protéines structurales de la membrane structurale qui agissent telles des pompes mues à l'ATP, poussent certains ions et quelques molécules plus petites à travers la membrane.
  Deux types généraux de transport en vrac — l'endocytose et l'exocytose — permettent de déplacer des substances plus massives à l'intérieur et à l'extérieur des cellules. De grosses particules telles que des bactéries entières et des globules rouges, de même que de grosses molécules telles que des polysaccharides et des protéines, peuvent pénétrer dans les cellules par endocytose et les quitter par exocytose.
   
• La liste des substances transportées activement comprend de nombreux ions tels que Na+, K+, H+, Ca2+, I- et CL, des acides aminés et des monosaccharides.

2.1/ Transport actif

• Il existe deux types de transport actif.

a/ Transport actif Primaire

• Dans le transport actif primaire, l'énergie tirée du fractionnement de l'ATP déplace directement une substance à travers la membrane. La cellule utilise cette énergie afin de déclencher des changements de forme dans les protéines transporteuses (pompes) dans la membrane plasmique.
• La pompe à sodium est la pompe du transport actif primaire la plus répandue. La pompe à sodium maintient une faible concentration d'ions sodium (Na+) dans le cytosol qui les pompe à l'extérieur contre leur gradient de concentration et déplace aussi de la même façon les ions potassium (K+) vers
  les cellules. La pompe à sodium doit continuellement fonctionner, car K+ et Na+ fuient lentement dans la membrane plasmique à travers des canaux de «fuite» (pores). Près de 40 % de l'ATP qu'une cellule corporelle type génère sont consacrés au fonctionnement des pompes du transport actif primaire.
  Du fait des ions qu'elle déplace, cette pompe du transport actif primaire est appelée pompe Na+/K+ ou plus simplement pompe à sodium. Comme c'est une protéine qui agit comme une enzyme afin de fractionner l'ATP nécessaire, on l'appelle aussi ATP-ase Na+/K+.

b/ Trasport actif secondaire

• Dans le transport actif secondaire, l'énergie stockée dans les gradients (différences) d'ions déplace les substances à travers la membrane. Comme ces gradients résultent de l'intervention de pompes de transport actif primaire, le transport actif secondaire utilise indirectement l'énergie tirée du fractionnement de l'ATP.
• La pompe à sodium maintient un fort gradient de concentration de Na+ à travers la membrane plasmique. Tout comme l'eau derrière un barrage, ces ions ont stocké de l'énergie. Donc, si Na+ peut fuir à nouveau vers la cellule, une partie de l'énergie stockée peut servir à transporter d'autres substances contre leur gradient de concentration respectif. D'habitude, la membrane plasmique est assez imperméable au Na+, car il y a peu de canaux de «fuite» 
  (pores) qui admettent le Na+. Les pompes du transport actif secondaire exploitent l'énergie du gradient de Na+ pour permettre au Na+ de fuir facilement jusque dans les cellules.
  C'est comme si l'on permettait à l'eau d'un réservoir de traverser un barrage et de faire tourner une turbine afin de produire de l'électricité. La pompe fonctionne en s'unissant simultanément à Na+ et à une autre substance. Plus le gradient de Na+ est élevé, plus le transport actif secondaire est rapide.
  Parfois, deux substances (dont Na+ d'habitude) se déplacent dans la même direction à travers une membrane plasmique. Ce procédé est appelé symport (co-transport).
• Ainsi, le glucose, le fructose et les acides aminés pénètrent dans les cellules qui tapissent le tube digestif et les tubules des reins
  par le truchement de symports qui utilisent Na+ .Ces pompes assurent l'absorption d'acides aminés et de monosaccharides alimentaires. De plus, elles retournent au sang les nutriments que le rein a filtrés afin que ces derniers ne soient pas perdus dans l'urine. Deux substances (dont
  Na+ d'habitude) peuvent aussi se déplacer en directions opposées à travers la membrane plasmique. Ce processus est appelé antiport.
• Dans la plupart des cellules, les antiports Na+/Ca2+ maintiennent une faible concentration de Ca2+ dans le cytosol. De même, les antiports Na+/H+
  contribuent à la régulation du pH (concentration en H+) du cytosol par l'utilisation du gradient de Na+ afin d'expulser H+.
   

• Les drogues qui arrêtent la production d'ATP telles que le cyanure qui est un poison, sont létales du fait qu'elles interrompent le transport actif dans les cellules du corps

2.2/ Transport en vrac

a) La phagocytose.

• Dans la phagocytose ou la «cellule qui mange », des projections de la membrane plasmique et du cytoplasme, appelées pseudopodes, entourent de grosses particules solides qui se trouvent à l'extérieur de la cellule et les englobent . Une fois la particule entourée, les pseudopodes se fusionnent et forment ainsi, autour de celle-ci, un sac membranaire appelé vacuole phagocytaire (phagosome) qui pénètre dans le cytoplasme. Les enzymes que fournissent des lysosomes qui digèrent le matériel solide situé dans la vacuole. Les globules blancs phagocytaires et les cellules d'autres tissus englobent et détruisent les bactéries et les autres substances étrangères , ce qui constitue un mécanisme de défense vital qui protège de la maladie

b) La pinocytose.

• Dans la pinocytose ou la « cellule qui boit », la substance englobée est une minuscule gouttelette de liquide extracellulaire plutôt qu'un solide. De plus, il n'y a pas de formation de pseudopodes. En revanche, la membrane s'invagine et forme une vacuole de pinocytose qui permet au liquide de diffuser vers l'intérieur, puis d'entourer le liquide. La vacuole se détache ensuite du reste de la membrane intacte. Alors que seuls certains types de cellules sont capables de phagocytose, la plupart d'entre elles effectuent la pinocytose.

c) L'endocytose par récepteur interposé ou endocytose avec internalisation de réepteurs

• L'endocytose par récepteur interposé s'effectue de la façon suivante . Sur le côté extracellulaire de la membrane plasmique, (1) l'union d'un ligand avec son récepteur
  particulier provoque une invagination de la membrane, (2) ce qui entraîne la formation d'une vésicule d'endocytose.
  Une fois que cette dernière se déplace de la membrane plasmique vers l'intérieur, elle fusionne avec d'autres membranes semblables afin de former une plus grosse structure appeléeendosome. (3) À l'intérieur de l'endosome, les récepteurs se séparent de leur ligand. La partie de l'endosome qui contient les récepteurs les recycle à la membrane plasmique par exocytose. (4) L'autre partie de l'endosome, qui contient les substances ingérées, fusionne avec un lysosome, et les enzymes digestives dégradent celles-ci (5).
• L’endocytose du vitellus, c ’est-àdire des réserves de l’ovocyte peut êre prise pour exemple.

• Le vitellus constitue en effet une masse énorme de réserves protéiques. Cette masse n’est toutefois pas synthétisé dans l’ovaire, mais dans les hépatocytes sous forme de vitellogéine, un préurseur du vitellus, qui passe dans la circulation ; il est ensuite internalisé dans les ovocytes par un mécanisme de pinocytose. 
• Les principales éapes de cette internalisation fait intervenir des récepteurs spécifiques et des puits et vésicules recouverts.
• On peut retracer les principales éapes :
  • la vitellogénine, c’est-àdire le ligand, se fixe spécifiquement sur des récepteurs contenus dans la membrane plasmique des ovocytes ;
  • les récepteurs se regroupent dans des dépressions de la membrane ; du côté cytosolique ces dépressions, ou puits, se recouvrent d’un manteau de clathrine, protéine de structure fibreuse. La clathrine est un complexe protéique formant des structures à trois branches, les triskéions . Ceux-ci s’assemblent en formant un réeau hexagonal et organisent autour des dépressions de véritables « cages », formant ainsi des puits recouverts ;
  • les puits recouverts s’intemalisent constituant ainsi d’abord des vésicules recouvertes (ou vésicules mantelés) puis forment des sacs scellé et reconnaissables autour de la vitellogéine;
  • les vésicules recouvertes perdent ensuite leur manteau de clathrine , fusionnent et forment un endosome au niveau duquel la vitellogénine se sépare de ses récepteurs membranaires . Une compartimentation intervient qui permet alors, d’une part, la livraison de la vitellogéine vers l’endroit cible (c’est-àdire le grain de vitellus) et, d’autre part, le recyclage rapide des réepteurs vers la membrane plasmique et de la clathrine dans le cytosol .

Les organites

1.Le noyau :

contient

• Les unités héréditaires de la cellule, appelées gènes, qui régissent la structure cellulaire et dirigent de nombreuses activités cellulaires.
• L’enveloppe (membrane) nucléaire.
• Les pores nucléaires
• Le nucléole : agrégations de protéines, d'ADN et d'ARN non délimitées par une membrane.
• Les ribosomes: minuscules granules qui contiennent de l'ARN ribosomal (ARNr)

2.Les ribosomes:

• Les ribosomes sont de minuscules granules qui contiennent de l'ARN ribosomal (ARNr) et un certain nombre deprotéines ribosomales. L'ADN dans le nucléole synthétise
  l'ARNr. Les ribosomes ont été appelés ainsi en raison de leur contenu élevé en acide ribonucléique. Le symbole ARNr a ensuite servi à désigner cet ARN afin de le distinguer des
  autres types d'ARN présents dans la cellule.
• Sur le plan de la structure, un ribosome est composé de deux sous-unités dont l'une est près de deux fois plus petite que l'autre .
• Sur le plan fonctionnel, les ribosomes sont le site de la synthèse des protéines .
• Certains ribosomes, les ribosomes libres, flottent dans le cytosol : ils n'ont pas de points d'attache à d'autres organites . Ces ribosomes, présents seuls ou en groupes, sont principalement reliés à la synthèse des protéines qui seront utilisées à l'intérieur de la cellule. D'autres ribosomes sont fixés à une structure cellulaire appelée le réticulum
  endoplasmique . Ces ribosomes sont reliés à la synthèse des protéines et devront être insérées dans la membrane plasmique ou destinées à l'exportation hors de la
  cellule.

3.Le réticulum endoplasmique

• Le réticulum endoplasmique ou RE est un système de canaux membraneux de diverses formes appelés citernes. Le RE prolonge l'enveloppe nucléaire. Sur la base de son association avec les ribosomes, le RE est divisé en deux types.
• Le RE rugueux (granuleux) est parsemé de ribosomes, alors que le RE lisse (non granuleux) en est dépourvu.
• Le RE constitue un terrain où se produisent des réactions chimiques et participe au transport de divers produits d'une partie de la cellule à une autre.
• Les ribosomes associés au RE rugueux synthétisent des protéines. Ce dernier sert également de zone de stockage temporaire des molécules nouvellement synthétisées. Il peut aussi ajouter des groupes de glucides à certaines protéines et former ainsi une glycoprotéine.
• Ensemble, le RE rugueux et l'appareil de Golgi synthétisent et emballent des molécules que la cellule sécrétera.
• Le RE lisse est le site de la synthèse d'acides gras, de phospholipides et de stéroïdes. De plus, dans certaines cellules, des enzymes contenues dans ce RE peuvent inactiver
  ou détoxiquer divers produits chimiques, y compris l'alcool, les pesticides et les cancérogènes. Dans les cellules musculaires, les ions calcium libérés du réticulum sarcoplasmique,
  analogue au RE lisse, déclenchent la contraction.
   

4.L'appareil de Golgi :

• Un ou plus d'un organite appelé appareil de Golgi avoisine le noyau. Il est vaste dans les cellules d'intense activité secrétaire. Il comprend généralement quatre à huit sacs aplatis
  appelés citernes, empilés les uns sur les autres et dotés de régions plus développées à leurs extrémités . Associées aux citernes, les petites vésicules de Golgi se groupent le long des extrémités développées des citernes.
• L'appareil de Golgi traite, trie, emballe et livre les protéines et les lipides destinés à la membrane plasmique, aux lysosomes et aux vésicules de sécrétion. Toutes les protéines
  à exporter de la cellule suivent le même trajet :

ribosomes(site de synthèse des protéines) → RE rugueux → vésicules de transport → appareil de Golgi → vésicules de sécrétion→ expulsion par exocytose.

• Les protéines et les lipides à inclure dans la membrane plasmique ou à utiliser dans les lysosomes traversent également l'appareil de Golgi.
• Certaines vésicules deviennent des vésicules de sécrétion qui, par exocytose, déversent leur contenu dans le liquide extracellulaire. Certaines cellules du pancréas sécrètent des
  enzymes digestives de cette manière. La membrane de la vésicule empêche les enzymes situées à l'intérieur de digérer le contenu de la cellule pancréatique. D'autres vésicules
  qui se détachent de l'appareil de Golgi sont remplies d'enzymes digestives destinées à une utilisation dans la cellule. Elles deviennent des organites appelés lysosomes que nous
  décrirons sous peu.

5. Les lysosomes (lusis : dissolution, sôma : corps)

• Vésicules délimitées par une membrane , se forment dans l'appareil de Golgi. Ils contiennent jusqu'à 40 types d'enzymes digestives puissantes (hydrolytiques) capables de dégrader une grande diversité de molécules. Certaines affections sont imputables à des lysosomes défectueux. Ainsi, la maladie de Tay-Sachs est causée par l'absence héréditaire d'une seule enzyme lysosomiale. Normalement, cette dernière dégrade un glycolipide de la membrane (appelé gan-glioside GM2) répandu surtout dans les cellules nerveuses. À mesure que GM2 s'accumule, ces dernières fonctionnent moins efficacement. L'enfant devient aveugle, atteint de démence et de troubles de coordination motrice ; il meurt généralement avant l'âge de cinq ans.
• Les enzymes lysosomiales fonctionnent mieux si le pH est acide. La membrane lysosomiale comprend des pompes du transport actif de l'ion hydrogène (H+) qui conduisent
  H+ dans les lysosomes. De ce fait, le pH à l'intérieur d'un lysosome est de 5 alors qu'il avoisine 7 dans le cytosol.
• Les enzymes lysosomiales digèrent les bactéries et d'autres substances qui pénètrent à l'intérieur de la cellule dans des vésicules phagocytaires (phagosomes) au cours de
  la phagocytose, dans des vésicules de pinocytose pendant cette dernière ou dans des endosomes durant l'endocytose par récepteur interposé. Finalement, les produits de la 
  digestion sont assez petits pour passer du lysosome au cytosol. Là, ils sont recyclés afin de synthétiser diverses molécules nécessaires à la cellule.
• Le lysosome utilise aussi ses enzymes au recyclage des propres structures de la cellule. Il peut englober un autre organite, le digérer et retourner les composants digérés au cytosol en vue d'une réutilisation. De cette façon, les anciens organites sont toujours remplacés. L'autophagie (autos: soi-même, phagio: manger) est le processus par lequel les organites complètement usés sont digérés. Une cellule du foie humain recycle près de la moitié de son contenu, chaque semaine.
• Les lysosomes sont aussi impliqués dans la digestion extracellulaire. Les enzymes lysosomiales libérées sur le site d'une blessure aident à la digestion des débris cellulaires, ce
  qui prépare la zone blessée à une régénération efficace.

6.Les peroxysomes

• Les peroxysomes constituent un autre groupe d'organites similaires aux lysosomes par leur structure, mais plus petits .
• Ils contiennent généralement une ou plus d'une enzyme qui utilise l'oxygène moléculaire afin d'oxyder (de déshydrogéner) diverses substances organiques.
• Ces réactions produisent de l'eau oxygénée (H2O2) ou peroxyde d'hydrogène.
• Dans ces derniers, l'une des enzymes appelée catalase utilise L’H202 que génèrent d'autres enzymes afin d'oxyder diverses autres substances (phénol, l'acide formique, le formaldéhyde et l'alcool) qui sont  toxiques et qui peuvent pénétrer dans le circuit sanguin.

7.Les mitochondries

• Comme elles ont pour fonction de générer l'ATP, une molécule riche en énergie, on les surnomme les « centrales énergétiques » de la cellule. Une mitochondrie est composée de deux membranes dont la structure ressemble à celle de la membrane plasmique . La membrane mitochondriale externe est lisse, mais la membrane interne contient une série de replis appelés crêtes.
• La cavité centrale d'une mitochondrie, entourée par la membrane interne et par les crêtes, est la matrice. Les plissements complexes des crêtes fournissent une
  surface importante à un groupe de réactions chimiques appelé respiration cellulaire . Les enzymes qui catalysent ces réactions se trouvent sur les crêtes.
• La respiration cellulaire se produit seulement en présence d'oxygène (O2). Elle assure le catabolisme de molécules de nutriments, tel le glucose, afin de générer l'ATP.
• Les mitochondries se reproduisent par division. L'ADN, qui fait partie de la structure mitochondriale, régit la réplication. Cette dernière se produit habituellement en
  réaction à un besoin cellulaire accru d'ATP et au moment de la division cellulaire.

8.Le cytosquelette

• La forme des cellules et l'aptitude à effectuer divers mouvements cellulaires coordonnés dépendent du cytosquelette, un réseau interne complexe de protéines filamenteuses dans
  le cytoplasme. Le cytosquelette est responsable du mouvement de cellules entières, tels les phagocytes, ainsi que du mouvement des organites et des produits chimiques dans la
  cellule.
• Il est composé de trois principaux types de filaments protéiques
  • Les microfilaments sont des structures en forme de bâtonnets de longueurs variées, formées à partir de la protéine appelée actine. Dans le tissu musculaire, les filaments d'actine (fins) et de myosine (épais) glissent les uns sur les autres afin de produire une contraction (un raccourcissement) des fibres musculaires. Dans les cellules non musculaires, les filaments d'actine procurent soutien et forme. Ils contribuent aussi au déplacement de la cellule (chez les phagocytes et dans les cellules des embryons, par exemple) et aux mouvements intracellulaires (sécrétion, phagocytose et pinocytose).
  • Les microtubules sont plus gros que les microfilaments. Ce sont plutôt des structures droites, élancées et cylindriques composées d'une protéine appelée tubuline. Ensemble, les microfilaments et les microtubules contribuent au soutien et à la forme des cellules. À l'instar d'un tapis roulant, ces derniers déplacent divers organites et substances à travers le cytosol. Ils contribuent au mouvement des pseudopodes caractéristiques des phagocytes. Ils forment, comme nous le verrons sous peu, la structure des flagelles et des cils (appendices cellulaires associés à la mobilité), des centrioles et du fuseau mitotique (lié à la division cellulaire).
  • Les filaments intermédiaires, ainsi appelés du fait que leur taille se situe entre celle des microfilaments et celle des microtubules, sont particulièrement robustes. Un certain nombre de protéines forment ces filaments qui renforcent la structure interne des cellules, maintiennent en place les organites (tel le noyau) et se lient intimement aux microtubules afin de donner une forme à la cellule

9.Les flagelles et les cils

• La queue du spermatozoïde, utilisée pour la locomotion, constitue le seul exemple de flagelle dans le corps humain

10.Le centrosome et les centrioles

• Un centrosome est une région dense du cytoplasme située près du noyau.
• A l'intérieur du centrosome se trouve une paire de structures cylindriques, les centrioles
• Un centrosome se compose d'une paire de centrioles, entourée par un nuage de matériel amorphe appelé matériel péricentriolaire. Il s'agit d'un édifice composé de microtubules formant la paroi d'un cylindre.
• Cet ensemble constitue donc un centre organisateur des microtubules ou MTOC, à partir duquel s'effectue la nucléation des microtubules grâce à la présence, à sa surface, d'anneaux de tubuline γ, homologue de la protéine ARP pour l'actine.
• Les microtubules polymérisent à partir de ce centre organisateur qui représente le point de ralliement des microtubules, lui forgeant alors un rôle primordial dans le trafic intracellulaire.
• Durant l'interphase, le centrosome est responsable de la nucléation microtubulaire.
• Le centrosome se duplique au cours de la phase de synthèse (pendant l'interphase) et, pendant la mitose, se sépare pour former les deux pôles du fuseau mitotique (appareil mitotique). Il y a donc 2 paires de centrioles appelées chacune « diplosome », c'est de ces deux pôles que seront nucléés les microtubules du fuseau mitotique.