Les organites cellulaires - Partie 3

  

Notes de cours

L'essentiel de l'ultrastructure

et de la physiologie de la

  

CELLULE

 

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  Le processus énergétique

  1 - Photosynthèse et respiration

Les organites énergétiques comprennent les chloroplastes et les mitochondries. Les chloroplastes contiennent des pigments, surtout de la chlorophylle, qui captent l'énergie solaire pour synthétiser des glucides comme le glucose. C'est le phénomène de photosynthèse au cours duquel I ' énergie solaire est transformée en énergie chimique de liaison dans les molécules organiques

L'équation générale de la photosynthèse peut s'écrire, globalement :

Énergie + 6 CO2 + 6 H2O --->  C6H12O6  +  6 O2

Ici le terme « énergie » signifie énergie solaire, car les photons représentent la source initiale d'énergie qui alimente la photosynthèse. La photosynthèse est le phénomène qui permet aux Algues et aux Plantes - possédant de la chlorophylle contenue dans les chloroplastes - de fabriquer leur propre nourriture.

Toutes les cellules eucaryotes, capables de photosynthétiser ou non, possèdent des mitochondries, siège de la respiration cellulaire. Ces organites sont pourvus d'enzymes chargées de briser les molécules organiques nutritives, riches en énergie, pour fabriquer de l' ATP, molécule énergétique de la cellule. L' équation générale de la respiration cellulaire est, globalement, l' inverse de celle de la photosynthèse et on peut écrire :

C6H12O6 + 6 O2 ---> 6 CO2  + 6 H2O  + Energie

Cette énergie produite par la réaction sera en partie stockée dans des molécules d'ATP, véritables transporteuses intracellulaires d'énergie. Toutes les cellules (procaryotes et eucaryotes) possèdent des molécules d'ATP ; certaines cellules (ou organismes) remplaceront pourtant la respiration par la fermentation en vue de produire cette énergie nécessaire à d'autres phénomènes cellulaires.

Les chloroplastes et les mitochondries permettent à l' énergie de passer du soleil aux autotrophes, ces organismes qui fabriquent leur propre nourriture, puis aux hétérotrophes, ces organismes qui se nourrissent d'aliments déjà existants.

  

  2 - Les chloroplastes

Les chloroplastes font partie des plastides, organites spécialisés dans la synthèse ou dans la mise en réserve de la nourriture. Il existe deux sortes de plastides: les leucoplastes (plastides sans pigments) et les chromoplastes (plastides avec pigments). Les leucoplastes fabriquent et mettent en réserve l'amidon dans des structures spéciales. Les chromoplastes ressemblent à des vacuoles et sont responsables de la coloration des plantes. Les chloroplastes, sont des chromoplastes qui contiennent en plus des pigments caroténoïdes ou autres, une forte quantité d'un pigment vert qu'on appelle chlorophylle. C'est cette molécule exceptionnelle qui, par photosynthèse, permet la transformation (et le stockage) de l'énergie photonique en énergie chimique (cf schéma fonctionnel) présente dans les liaisons au sein des molécules de glucose C6H12O6 synthétisées. Ce phénomène a d'autant plus d'importance qu'un produit de la réaction est le gaz oxygène, important pour de très nombreux organismes vivants.

Chez les plantes supérieures, les chloroplastes sont entourés de deux membranes séparées par un espace étroit, membranes qui cernent un compartiment intérieur qu'on appelle stroma. La membrane interne s'invagine pour former les grana, qui, observés au microscope électronique, ressemblent à un empilement de pièces de monnaie. Chacune de ces pièces de monnaie est un saccule dont la membrane est constituée de pigments et d'enzymes qui facilitent le processus de photosynthèse.

  

  3 - Les mitochondries

La mitochondrie a généralement une forme allongée et sa structure ressemble à celle du chloroplaste: le compartiment interne se nomme une matrice et la membrane interne s'invagine pour former des crêtes. Ces crêtes ont des formes variables d'un organisme à un autre et même d'une cellule à une autre. Les enzymes respiratoires sont alignées le long de la membrane ce qui semble faciliter le processus de la respiration.

On qualifie souvent la mitochondrie de « centrale énergétique de la cellule » car elle produit de l'ATP nécessaire aux réactions cellulaires. Les mitochondries sont souvent éparpillées dans tout le cytoplasme mais elles se concentrent parfois dans des régions où la demande en énergie est forte; c'est, par exemple, le cas dans les spermatozoïdes dont le déplacement dans les voies génitales exigera une importante dépense d'énergie. C'est donc dans une molécule spécialisée, l'ATP (Adénosine Tri Phosphate), que sera stockée (cf schéma fonctionnel) et transportée l'énergie provenant du phénomène respîratoire.

  

 

 

  Forme et mobilité

  1 - Le cytosquelette

Des structures filamenteuses protéiques constituent le cytosquelette qui sert de support aux organites décrits précédemment. On y trouve des microfilaments et des microtubules, de même qu'une sorte de treillis tridimensionnel riche en protéines (treillis microtrabéculaire) qui se déforme continuellement. Les espaces intertrabéculaires quant à eux sont riches en eau.

Les microfilaments sont de longues fibrilles extrêmement fines qui forment généralement des faisceaux. L'analyse chimique révèle que leur composition est semblable à celle de l' actine ou de la myosine , les deux protéines responsables de la contraction musculaire et des activités contractiles des cellules en mouvement.

Les microtubules ressemblent à des cylindres qui, chacun, contient treize rangées de tubuline, une variété de protéine globulaire; les rangées ont un enroulement hélicoïdal. Bien que généralement éparpillés dans le cytoplasme, les microtubules peuvent faire partie de certains organites comme les cils, les flagelles ou les centrioles.

 

 

  2 - Les cils et les flagelles

Les cils et les flagelles sont des structures associées au mouvement de certaines cellules eucaryotes; les flagelles des cellules procaryotes comme les bactéries ont une structure et un mouvement entièrement différents.

Certains organismes unicellulaires eucaryotes se déplacent grâce à des cils ou à des flagelles. La Paramécie par exemple se meut grâce à des cils et le spermatozoïde se propulse grâce à son flagelle. Chez les organismes pluricellulaires, certaines cellules peuvent déplacer des substances le long de leur surface externe grâce à des cils. Les cils et les flagelles diffèrent par leur longueur. Cependant, leur mouvement est identique et ressemble à celui d'une rame; dans la phase propulsive, le cil ou le flagelle se déplace vers l'arrière; durant la phase de récupération, il se courbe vers l'avant. Le cil ou le flagelle peut onduler comme un fouet. La cellule est capable de coordonner son mouvement de telle sorte que certaines structures la font avancer alors que d'autres la font reculer.

 

  3 - Les centrioles

Les centrioles sont de courts cylindres. Il en existe généralement deux paires, situées du même côté du noyau, chez certains Eucaryotes tels les champignons inférieurs, les plantes inférieures et les cellules animales. Les cylindres de chaque paire sont disposés perpendiculairement.

Les centrioles donnent naissance aux corpuscules basaux responsables d'édifier les cils et les flagelles. Les centrioles peuvent jouer un rôle dans certains mécanismes cellulaires qui demandent la présence de microtubules ; c'est le cas du déplacement de substance à travers la cellule ou encore l'apparition et la disparition du fuseau achromatique lors de la mitose chez les cellules animales ; cependant on en ignore le processus.

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