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1
4. La cellule animale
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= 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
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cellule eucaryote
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échanges filtrés
cavités intracellulaires
synthèse de l’ATP synthèse des protides
mouvements
division cellulaire / mitose… 4
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4.1. La membrane plasmique
4.1.1. structure moléculaire… rappels
5
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6
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bicouche de
phospholipides cholestérol
liquide intracellulaire = cytosol
liquide extracellulaire = liquide interstitiel
hydrophile
7
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glycolipide glycoprotéine
glucide
face extérieure = le glycocalyx = carte d’identité de la cellule
(type, fonction, santé…) 8
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9
face intérieure = relation avec le cytosquelette = maintient de
l’intégrité structurale
noyau
actine microtubules
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?
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
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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
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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
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13
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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
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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
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16
Milieu intracellulaire
(cytosol)
Org
- Org-
Milieu extracellulaire
(milieu intérieur)
K+ K+
Na+ Na+ Cl- Cl- Ca2+
. Ca2+
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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
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solution
hypertonique
La cellule absorbe l’eau
La cellule perd son eau
solution
hypotonique
solution isotonique
18
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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
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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
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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
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Les membranes des organites intracellulaires ont toutes la même
structure :
22
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23
Membrane plasmique =
« mosaïque fluide »
Appareil de Golgi
Réticulum endoplasmique rugueux
Noyau
Car elles ont ~la même origine et sont « fonctionnellement »
connectées :
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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
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+
+
+ +
+ +
+
+
+ +
+
+
+ +
+ +
+
+ +
+
- - -
-
-
- -
-
- -
-
- - -
-
-
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
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Canon à e-
écran
26
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+
-
+
-
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
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+ puis progressivement -
- puis progressivement +
Ce trait traduit le temps qui passe
oscilloscope à « balayage »
28
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+
+
+ +
+ +
+
+
+ +
+
+
+ +
+ +
+
+ +
+
- - -
-
-
- -
-
- -
-
- - -
-
-
29
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alternativement + & - pour
permettre le balayage
+
+
+ +
+ +
+
+
+ +
+
+
+ +
+ +
+
+ +
+
- - -
-
-
- -
-
- -
-
- - -
-
-
-
+
Le faisceau d’e- est
dévié vers le bas
30
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+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