Compartiment a membrane semi perméable : montée d'eau du à la différence de concentration entre 2 compartiments --> création d'énergie

pression osmotique = énergie générée (mesurable par des formules)

La pression osmotique repose sur les flux crées du à la diff d'énergie

Formule pression osmotique = Pascal

chaque protéine à un pouvoir osmotique propre

molécule osmotiquement active = molécule ne traversant pas la membrane

Ions traverse la membrane via des canaux

Les solutions doivent être neutre sinon un contre-ion va venir équilibrer la charge de la solution (= effet Donnan)

Effet donnan = flux d'ion de part et d'autre de la mb pour équilibrer la solution

produit ionique d'une solution = multiplication des différentes concentrations ionique qui se trouve dans cette solution.

produit ionique égaux (quantité de + et de - iddentique) ne signifie pas que la concentration est neutre

protéine dans solution : font sortir les ions et entrer l'eau

Donnan à démontré que les systèmes évoluent vers l'égalité des produits ioniques

présence protéines dans solution : peuvent déséquilibrer les concentrations ioniques

Le passage d'un cation d'un compartiment vers l'autre s'acccompagne d'un anion pour respecter l'électroneutralité des solutions.

si présence de protéine dans la solution : on parle de pression oncotique (pas osmotique)

aquaporine = protéine tétramérique composé d'hélice a déliminant des pores hydrophile de 0,28 nm diamètre

Dans chaque aquaporine passe 4 molécule d'eau en même temps (10^9 molécule d'eau/ sec par aquaporine)

aquaporine = molécule intrinsèque car passe complétement la membrane

Si Mol. eau orienté toute dans le même sens dans aquaporine : risque d'expulsion conjointe de proton entrainant un déséquilibre du potentiel électrostatique et du gradient PH. La liaison de 2 aparagines de l'aquaporine avec oxygène de la mol d'eau induit une rotation des mol d'eau car le H entre en premier et sort en dernier car l'O² est attiré par les liaisons H dans aquaporine.

potentiel de membrane = différence de champs éléctrique entre millieu hors cellule et le cytoplasme d'une cell. Potentiel de mb = négatif dans la cell (-60mV)

Mb mitochondrie : au niv de sa mb interne il y'a une pompe à proton entrainant un excès de proton dans l'espace membranaire et un déficit dans la matrice mitochondriale. La diff de potentiel est 160mV

Comme le système veut équilibrer les concentrations, les protons sont attiré du compartiment le + concentré vers le moins concentré --> création d'énergie

formule du potentiel de Nerst : calcul de l'énergie potentiel (= somme des potentiels d'équilibre de chaque ion dans une cell)

ion avec la perméabilité la + importante = potassium (K+)

Mb biologique : très perméable au K+. Le gradient de concentration de K+ (155)

détermine presque à lui seul la valeur du potentiel de Mb

Na+ concentration forte en extracell (145)

Cl- concentration forte en extracell (120)

PH cell : Intérieur = 6.9 et exterieur = 7.4 --> Ph déterminer par la concentration en proton

Si grande diff de concentration d'un ion entre int et ext de la cell, on peut penser que l'ion voudra rentrer à l'int. C'est faux, si le potentiel d'equilibre d'un ion est casi = à celui de la mb l'ion ne se déplacera pas car déja en équilibre.

Calcium : facteur 10⁴ entre concentration intracell et extracell avec potentiel d'equilibre très diff de celui de la mb. Raison pour laquelle que dès lors d'ouverture de canal calcique, l'afflux de Ca est très fort.

Pompe antiport NA/K ATPasique : système des pompages des mb. La mb plasmique permet l'entrée de K et sortie de Na

potentiel équilibre mb axone (homme) -70mV

Potentiel équilibre mb muscle striée (homme) -90 mV

Transporteur : consomme pas d'énergie (contrairement aux pompes) car transporte des métabolites dans le sens de leur gradiant. Transport passif pour transporteur/ canaux et actif pour pompe.

Ouverture/fermeture canal (pas de changement de conformation) : peut etre fait par déphosphorylation et autre

Diffusion simple = passage de molécule a travers la Mb sans prot de transport

Diffusion facilitée = passage de molécule dans le sens du gradient de concentration via des prot de transport (les perméase)

pérméase = saturable par substrat à cause du changement de conformation (ce sont des enzymes) pas les canaux

Dès que le glucose entre dans la cell, il est phosphorylé, ce qui lui confère une charge - l'empêchant de sortir de la cell

Transport actif = passage des mol. contre leur gradient de concentration. 2 types qui sont :

les primaires : pompe (enzyme) dépensant de l'énergie pour changer leur conformation grâce a la lumière (que chez homme et bactérie primitive) ou ATP

Les secondaire : cotransporteur utilisant l'énergie potentielle du gradient de concentration d'une autre mol pour faire passer la mol d'interêt contre sont gradient. Elle sont indirect car pas d'hydrolise d'ATP

AU niv de l'intestin : diff type de transporteur dont la repartition permet une circu du Glc du pôle apical au pôle basal de la cell (pour envoyer glc vers la circu sanguine)

Le Glc entre dans cell grâce à un symport actif couplé au sodium (= transporteur couplé) : symport Na/glc --> grâce a ca, meme si concentration glc dans la cell est + élevé, il peut y entrer car il utilise le gradient sodium.

Au pôle basal de la cell, le glc sort par diffusion facilité (selon son gradient de concentration). Cela est permit par une faible concentration en glc en extracell.

AU pole basal y'a aussi des pompes Na/k+ faisant sortir du Na pour maintenir le gradient de concentration nécessaire au fonctionnement du symport glc/Na+

Pompe Na/k ATPase = système de transport actif primaire. C'est un ATPase de type P

Autre ex d'antiport : échangeur sodium/proton ou chlore/bicarbonate --> pas nécessairement actif

Echangeur Na/H : permet de maintenir le PH au niv de l'estomac

Echangeur Cl/gaz carbonique : permet de maintenir le gradient dans les globules rouges (Gr)

Ouverture/fermeture canaux dépend de propriété physico-chimique (ex : potentiel de Mb) ou force de tension/pression/T° (ex : variation de pression sur la paroi des artères). Dépend aussi de la présence de ligand (ex : canaux Mb de la synapse souvre en réponse à la liaison avec l'acetylcholine)

Canal de fuite K+ (mb des cells animales) : maintient du potentiel de mb au repos

Canal Na+ dépendant du voltage (neurone) : Génère le Pa

Canal K+ dépendant du voltage (neurone) : retour de la Mb au potentiel de repos après un P.A

Canal Ca++ dépendant du voltage (neurone) : stimule la libération de neurotransmetteur

Canal Na/K+ (recepteur acetylcholine) : Activateur de la signalisation synaptique

Canal cationique activé mécaniquement (cell cilié oreille int) : detection vibration sonore

ORGANISATION DE LA CELLULE

Taille cell procaryote : 1 micromètre (taille de son génome : 10^6 pb)

Taille cell euk : 10/ 100 micromètre (taille génome = 10^9 pb)

prok : entouré d'une paroi à l'ext de la mb plasmique pour les protéger des variations du milieu ext (taille : 1 micromètre)

euk : génome fragmenté. Pas de paroi, ce qui les rend flexible.

Levure = euk de petit génome. Pratique pour étudier le fonctionnement des cells euk

BACTERIE

Eubactérie = Gram+ (streptocoque, staphylocoque) et Gram- (E.coli)

Bactérie Gram + : peuvent retenir le colorant utilisé pour les faire apparaitre (violet)

Bactérie Gram- : ne peuvent pas retenir le colorant (rose)

CELL ANIMAL

Noyau : contient des prot, des ARNs

Un RE connecté à la Mb nucléaire

Cytosquelette : formée de polymère de protéine. Donne une forme varié à la cell.

Vésicule : impliquée dans les traffics de prot

CELL VEGETALE

Paroi renforcée (pecto-cellulosique) : confère la régidité à la cell

Vacuole : stocke de l'eau. Tamponne les variations de l'hygrométrie du milieu ext. La vacuole se vide quand la cell manque d'eau (plasmolyse) et se remplit quand l'eau est abondante (turgescence)

TYPE CELLULAIRE

2 grand type : cell adhérente et non adhérente

Fibroplaste :

cell du tissus conjonctif (TC) adhérente et étoilée.

Pas de polarité

Cell de base

10 micromètre

Lymphocyte

Non adhérente et sphérique

5 micromètre

Erythrocytes

Non adhérente

Structure bilobée (forme smarthies)

Véhicule CO² et 0²

cell maintenue dans l'évolution

5 micromètre

Neurone

Polarisée. Notion d'asymétrie

1er pôle avec axone

2nd pôle avec dendrites

structure maintenue par microtubule

kinésine et dinéine : se déplace sur les microtubules pour transmettre des vésicules contenant neurotransmetteur synthétiser dans le soma pour les ammener vers les bouton synaptique

COMPARTIMENT CELLULAIRE

MET ; permet observation des diffs compartiments de la cell

Dans hépatocyte : Noyau, lysosome, RER, peroxysome, mitochondrie

Centrifugation différentielle = fractionnement cellulaire permettant de séparer les compartiment cellulaire en fonction de leur vitesse de sédimentation

On fais un homogénat cellulaire (smoothie) avec des vitesses de centrifugation de + en + grande. A chaque étape on récupère les + lourd dans le culot (les autres sont dans le surnageant).

Ordre du + lourd au + léger : Noyau, mitochondrie, RE et mb plasmique, fraction soluble (prot, ribosome..)

On purifie ces compartiments pour observer leur propriété et compo

Organelle et leur compartiment réparti asymétriquement dans la cell : cell polarisée

Endosome : proviennent d'un mécanisme d'endocytose de la membrane plasmique (mb plasmique qui se repli pour internalisée des mol de l'ext)

Lysosomes : mol pouvant dégradé/lysé leur contenu. Dégradation intracell

Peroxysome : riche en oxydoréductase (oxyde mol tox). Participe au métabolisme des lipides

Cytosol : siège des voies métabolique. Synthèse des lipides

RE : modification des prot membranaire, synthèse lipide et réservoir à Ca+

Golgi : modif, tri, empaquetage des prots et lipides secrétée

Mitochondrie : phosphorylation oxydative

PLACE ORGANITE DANS LA CELL

2000 mitochondrie (1700) : 20% du volume de la cell.

Mb mitochondriale : 40% des Mb de la cell (32% mb int)

1 Cytosol = 54%

1 RE = 12% et sa Mb = 50% des mb

Mb plasmique = que 2%

Chez les bactéries la Mb plasmique = 100% des Mb

ECHANGE ENTRE COMPARTIMENTS

Les échanges sont bcp grâce aux vésicules avec mécanisme d'endocytose et d'exocytose

Enodcytose (comme phagocytose) se fait par génération de vésicule au niv de la Mb plasmique pour absorber du matériel extracell

Endocytose : absorption de petite mol (ex nutriment)

Phagocytose : absorption de gros objets (ex : bactérie)

Transport vésiculaire : repose sur un principe de formation et de fusion de molécule au niv des Mb

PHAGOCYTOSE

La cell forme un phagosome (vésicule pour enserrer corps étranger. Il se lie aux lysosomes (contenant protéase acide) pour former le phagolysosome permettant la dégradation du contenu du phagosome. Un excès de H+ se fait dans les lysosomes grâce à un transport actif.

Cell spé dans la phagocytose = macrophage (élimine agent infectieux)

Lors de l'autophagie -> formation d'autophagosome permettant la survie de la cell en cas de stress (elle se mange elle même).

Les vésicules se forme à partir du RE et (par ex) entoure une mitochondrie = mitophagie. Ensuite création d'un autophagolysosome détruisant la mitochondrie pour réutiliser ses Aa et ses nt pour le fonctionnement de la cell.

L'autophagie est activé si la cell n'a pas assez de nutriment. La cell peut détruire les mitochondries car elle sont nombreuse donc aucun incident sur son fonctionnement.

STRATEGIE DE TRANSPORT ENTRE COMPARTIMENT

entre cytosol et noyau = pores

Transolcation au travers des Mb du cytosol vers mitochondrie ou RE

Vésicule : entre RE et Mb plasmique

NB : Plastide = chloroplaste

ORGANISATION COMPARTIMENT

Obervation Mb plasmique au sel d'osmium : le sel réagit avec les lipides de la Mb pour augmenter le contraste. Les pL apparaissent donc en noir.

Les Mb sont organisés en 3 couches :

couche hydrophile (contact avec extracell par les tête apolaire (phosphate))

Couche Hydrophobe (chaîne d'hydrocarbure) = int Mb

Couche hydrophile : en concact avec l'int de la cell

Taille de la bicouche lipidique = 10 nanomètre d'épaisseur. 3nm par feuillet

NIV D'HYDRATATION FEUILLET :

chaine d'hydrocarbure de l'hydrophobe : deshydratation complète

Tête polaire de phosphate des hydrophiles : hydratation complète

BACTERIE GRAM + ET GRAM -

Gram + : organisation Mb similaire à Mb euk, mais au dessus y'a des peptidoglycanes (dérivés sucré) : c'est cette couche qui est ciblé dans certain antibio (ex : péniciline) et c'est elle qui retient le colorant.

imperméable à l'alcool donc garde la colo

Gram - : couche de peptidoglycane moins épaisse. Est entourée d'une 2e enveloppe similaire à la mb plasmique empêchant la coloration des peptifoglycanes.

Espace périplasmique = espace entre peptidoglycane et Mb externe.

Perméable à l'alcool

Colorant Gram+ = cristal violet

Contre colorant Gram- = fuschine safranine (sinon inobservable car pas colorée)

CELL EUK

mb plasmique : proportion lipide = 90% (50% de la masse). Proportion protéine : 10% (50% de la masse)

protéine transmembranaire : traverse toute la Mb. interragissent avec milieu ext et milieu int de la cell

Protéine périphérique : interragissent peu avec la mb via un partenaire (elle sont lié à une prot elle même fixée à la mb)

peotéine ancrée à la mb : traverse que partiellement la mb ou ont une liaison covalente avec un lipide fixé à la mb

Cytosquelette : permet à la mb de ne pas flotter dans le vide (grâce aux prot périphérique)

Présence de sucre sur certaine prot : permet de générer les motif épitopes/antigènes. Ainsi liaison faîte a l'ext de la cell (ex : par virus) et à l'int de la cell avec le cytosquelette.

Technique de cryofracture : permet observation de Mb. Technique permettant de séparer les feuillets lipidique.

Obs mb : tj au MEB

PROTEINE TRANSMEMBRANAIRE

doivent interragir avec les 2 feuillets de la mb donc doivent être hydrophobe à certain endroit et hydrophile à d'autre. Une prot transmembranaire est donc reconaissable grâce à sa seq d'Aa.

Pour déterminer quel Aa sont hydrophile et hydrophobe, on utilise un index d'hydrophobicité :

• pic vers le haut : Aa hydrophobe
• pic vers le bas : Aa hydrophile

Glycophorine (protéine) : 2 pic en bas et 1 en haut : Elle à donc qu'un passage transmembranaire

Bactériorhodopsine (protéine) : 7 pic vers le haut donc 7 passage transmembranaire

RETICULUM ENDOPLASMIQUE

RE : compose 50% des Mb cellulaire

Est en lien avec le noyau via la mb nucléaire

Mb nucléaire est en continuité avec le RE !!!!!!

Le Re est constitué de 2 parties :

• RER : bcp de ribosome
• REL : sans ribosome

Microscopie à fluorescence ; permet de bien distinguer RER et REL dans RE. Type de microscopie pouvant se faire par marquage grâce à un Ac lié à un fluorochrome ou par prot/Grp...

MET : permet de voir les diff composant du RE (MB nucléaire int et ext, noyau, mb du Re, polyribosome..)

Trafic RE et autre compariment = assuré via des vésicule

Gradient de densité (gradient de sucrose) :

• permet de faire une centrifugation très sophistiquées en fesant flotter les diff compartiment,
• de voir des résidus + dense (ex : les ribosomes riches en prot dans RER) --> on peut donc différencieux RER et REL
• Etudier composition lipidique et protéique en les séparant les uns des autres avec détergent et centrifugation
• utiliser des mol dissociant les interactions entre les prot du ribosome et le RE

RE RUGEUX

Les ribosomes sont liés à la partie fesant face au cytosol

But ribosome : synthétiser les prot importante pour les Mb ou les prot de sécrétion

Protéine destinée à la sécrétion : sont fabriqué au niv du RE si elles présente une séq signal en N-Ter entraînant leur adressage au RE. Au fur et à mesure de leur allongement elles entrent dans la lumière du RE, pour être ensuite secrété par les vésicules et émise à l'ext de la cell. Système dynamique car quand la trad se termine on recycle tout les composants

RE LISSE

impliquée dans synthèses des lipides et est + developper dans les cells fabriquant les hormones stéroides (car hormone fabriquées à partir de lipide)

Le RE est aussi spé dans une forme de détoxyfication médiée par le cytochrome P4

RE ET STOCK DE CALCIUM

le stockage de CA+ dans une cell se fait dans la lumière du RE. Concentration Ca+ : 4 à 5x + importante dans le RE que dans le cytosol.

L'ADN (-) interragit avec le Ca+ (+)

Lors d'excitation de la cell (ex : cell musculaire) : relarguage massif de Ca+ dans le cytosol entrainant une reponse cellulaire (ex ; métabolisme, cytosquelette) --> cas des contractions musculaire par ex

Ensuite réabsorption rapide du Ca+ pour que sa concentration soit à valeur normale dans le cytosol.

Ca+ est à la fois vital et toxique, c'est pourquoi la cell cherche à l'éliminer de son cytosol.

ORDRE GRANDEUR CA+

1Mm (millimolaire) : extracell > 100nM (nanomolaire) : cytosol > 500nM : RE

La concentration de Ca+ est + élevée dans le noyau afin de contrebalancer les charges (-) de l'ADN

Les mitochondries peuvent aussi stocker le Ca+ de façon transitoire lors d'excitation,stress..

• Excitation : augmentation de Ca+ dans cytosol (de 100 nM à 2 micromètre)
• Après passage de P.A : Des système font re rentrer CA+ dans RE
• Lors d'excitation de la cell : augmentation transistoire (qlq milliseconde) de Ca+ dans le cytosol. Cela ne s'applique qu'aux cell excitable (Neurone, muscle..)

NOYAU

Sa double mb est percée de pores nucléaire permettant le passage de molécule

• Intérieur noyau : rempli de nucléoplasme
• Lamina nucléaire = lamines (sous type de filament intermédiaire : FI) : protéines organisée en filet de basket tapissent la face int de la Mb nucléaire.
• Mb de la Lamina : constitue l'enveloppe nucléaire et permet de régidifier le noyau
• MB externe du noyau : est en continuité avec la Mb du RE. On a donc une continuité entre la lumière du noyau et celle du RE
• Nucléoplasme : région ou l'on trouve la chromatine + ou - compactée. On y trouve aussi le nucléole (+ dense) ou y'a synthèse des ARNr
• Enveloppe nucléaire : composé dune Mb ext et d'une int régidifié par les lamines.
• Espace périnucléaire : espace entre Mb int et ext. Espace en continuité avec lumière du RE

Dans l'espace périnucléaire : Beaucoup de pore nucléaire dont la densité varie en fonction des endroits.

• Pore nucléaire : présente une symétrie octogonale et ont l'aspect de cratère lunaire. Diamètre = <100nm. Ils sont composé de nucléoporines (S-U protéique).
• Nucléoporine : certaine forment une structure anulaire, d'autre forme un bouchon et contrôle le passage des protéines. Elles sont en contact avec le cytosquelette.
• Lamina nucléaire : permet de maintenir la forme du noyau en une structure organisée et permet d'échanger des signaux.
• Protéine SUN : Rattachent les lamines à la Mb int
• protéine Kash : rattachent lamine à Mb externe et au cytosquelette.

Lors de la div cellulaire, la lamina nucléaire se désorganise, et se réorganise au sein des 2 cells filles (mitose)

Nucléoplasme : la chromatine

AU MET : hétérogénéité de la chromatine (composé de prot et d'ADN) visible

Réplication de 10^9 pb ( = tt le génome) en qlq minute (euk)

On peut détecter, par microscopie fluorescente, toute la réplication et l'épissage des Arnm par des usines de splicing

chromosome (chromatine hyper condensée) = structure dynamique (preuve en div cellulaire).

Début division : chromatine pas organisée

Prophase : organisation au fur et à mesure de la chromatine jusqu'à apparition des chromosomes. Formation de chromosome condensé et hyper organisé.

Si traitement de chromosome avec protéase, il ne restera que son squelette (destruction de toute protéine et de nucléosome) --> ADN libéré

Nucléosome

H1 aggraphe les autres histones (rôle spé)

nucléosome = système symétrique

Formation structure en collier de perle (ADN entourant octamère d'histone) = 1er dégrès de condensation

Histone H1 : se décroche lorsqu'elle est phosphorylé, entrainant une déstabilisation du nucléosome et permettant la réplication et transcription.

MITOVHONDRIE

• double Mb
• sont en assos avec le RE
• intérieur mitochondrie = matrice
• Possède un chromosome unique et circulaire
• composé de ribosome et d'enzyme.
• Ribosome de la mitochondrie : permette surtout synthèse des prots de la chaîne respiratoire
• Mb interne mitochondrie : bcp de crête (= repliement). Cela explique pk la surface de la mb int est + importante que celle de la Mb ext.
• Espace intermembranaire : contient des prots importantes (cytochrome C)
• Lorsque mb int et ext sont rapprochée y'a de nombreux échange protéique par translocation.
• Dans mb mitochondriale : Transporteur TOM (exporteur) et TIM (importeur)
• Protéine de la chaîne respiratoire : sont concentré au niv des repliements de la mb int (cristae). Repliement maintenue par mic et micos (prot)
• ATPase

MEMBRANE MITOCHONDRIALE

Respiration : consommation 0² pour produire ATP

Principale hypothèse concernant la double mb de la mitochondrie : la bactérie ancêtre de la mit est phagocyté mais pas détruite

Phagocytose = processus au cours du quel une cell engloutit un élément et le consomme entiérement.

Phagocyte : font partie des globules blanc, ingère et digère les microbes : mécanisme d'élimination des M-O

Mb interne = mb bactérienne. Elle est constituée de 80% de prot (surtt celle de la chaîne resp). Pas complètement imperméable aux electrons mais imperméable aux protons

Mb externe = type de mb plasmique provenant de la phagocytose. Elle est constitué de 50% de lipide et 50% de prot (en masse pas proportion)

Cytochrome C : prot de la mb int. Contient une prot héminique contenant du Fer permettant l'échange d'O²

matrice = milieu hydrosoluble

ATP/ADP translocase = protéine permettant antiport d'ADP vers la matrice (pour continuer sa phosphorylation dans la chaie resp) et sortie d'ATP (utiliséé ensuite par la cell)

PH matrice mitochondriale : + élevée qu'en extracell (contraire au cytosol : Ph intracell + faible qu'en extracell)

Espace inter membranaire : + de proton que dans la matrice