Anatomie et physiologie I

Les cellules sont la base de la vie – l’unité structurelle de base des êtres vivants. Les molécules telles que l’eau et les acides aminés ne sont pas vivantes mais les cellules le sont ! Toute vie est composée de cellules d’un type ou d’un autre.

L’une des caractéristiques des systèmes vivants est la capacité de maintenir l’homéostasie, ou un état interne relativement constant. La cellule est le premier niveau de complexité capable de maintenir l’homéostasie, et c’est la structure unique de la cellule qui permet cette fonction critique.

Dans cette section du cours, vous apprendrez à connaître la cellule et toutes les parties qui la rendent fonctionnelle. Vous vous concentrerez également sur la membrane cellulaire, qui est la structure qui entoure la cellule et sépare son environnement interne de l’environnement externe. Il s’agit d’un élément essentiel car il contrôle ce qui peut entrer et sortir de la cellule. Cette section décrira également comment les cellules se reproduisent pour maintenir l’homéostasie.

La théorie actuelle de la cellule stipule que :

1. Tous les êtres vivants connus sont composés d’une ou plusieurs cellules.
2. Toutes les nouvelles cellules sont créées par des cellules préexistantes qui se divisent en deux.
3. La cellule est l’unité la plus fondamentale de structure et de fonction dans tous les organismes vivants.

Les théoriciens modernes de la cellule affirment que toutes les fonctions essentielles à la vie se produisent à l’intérieur de la cellule ; et que, pendant la division cellulaire, la cellule contient et transmet à la génération suivante les informations nécessaires pour conduire et réguler le fonctionnement de la cellule.

Débutons notre étude de la cellule en étudiant l’anatomie de base d’une cellule animale. Chaque cellule se compose de trois éléments montrés dans l’image ci-dessus.

1. Une membrane cellulaire qui entoure et protège la cellule
2. Le cytoplasme qui est l’intérieur aqueux de la cellule qui contient des ions, des protéines et des organelles
3. Les organelles qui effectuent toutes les activités nécessaires à la cellule pour vivre, croître et se reproduire

Dans le corps, les cellules représentent un niveau d’organisation entre les organelles et les tissus. Les organites sont à leur tour constitués de macromolécules spécialisées et les tissus sont des collections de cellules spécialisées. Les tissus du cerveau, des reins, du foie, des muscles et des poumons diffèrent les uns des autres en raison de la structure et de la fonction des cellules qui les composent. Ainsi, les cellules composant chaque type de tissu varient en forme, en taille et en structure interne pour permettre leur fonction physiologique spécifique au sein du tissu.Un concept important à garder à l’esprit lorsque vous étudiez l’anatomie et la physiologie est que la structure détermine la fonction. Lorsque vous regardez la forme d’une cellule, cela vous donne un indice sur sa fonction.

Observez les cellules ci-dessous et réfléchissez à la façon dont la forme est nécessaire à son rôle. Voyez si vous pouvez faire correspondre la cellule avec sa fonction.

Organelles

Chaque processus cellulaire est réalisé dans un endroit spécifique de la cellule, souvent situé dans ou autour d’un organite. Pensez à un organite comme à un niveau d’organisation entre les macromolécules et la cellule. Les organites effectuent des tâches spécialisées au sein de la cellule, localisant des fonctions telles que la réplication, la production d’énergie, la synthèse des protéines et le traitement des aliments et des déchets. Les différentes cellules diffèrent dans l’arrangement et le nombre d’organites, ainsi que structurellement, donnant lieu aux centaines de types de cellules trouvées dans le corps.

L’objectif de cette section est de comprendre les organites de la cellule, comment ils interagissent entre eux, et comment ils fonctionnent pendant le transport, la croissance et la division dans la cellule. Vous apprendrez à connaître l’environnement chimique contrôlé qu’une cellule maintient et les restrictions que cela impose aux types de réactions chimiques qu’elle peut effectuer. Ce contexte est essentiel pour comprendre les processus clés tels que la façon dont une cellule libère de l’énergie à partir du glucose, fabrique et plie les protéines, et passe par la croissance et la division cellulaire.

Pensez à une ville et aux différents emplois dans une ville. Une cellule est similaire avec chaque organelle servant un but spécifique. Il y a des organites dont le travail consiste à donner une forme et une structure à la cellule, un peu comme les rues et les ponts de la ville. Ces organites riches en protéines comprennent les filaments intermédiaires, les microtubules et les microfilaments. Certains d’entre eux déplacent en fait d’autres organites autour de la cellule ou modifient la forme de la cellule. Lorsqu’une cellule musculaire se contracte ou se raccourcit, elle le fait grâce aux microfilaments constitués des protéines actine et myosine. Un organite spécial composé de microtubules est situé dans une zone proche du noyau, le centrosome. Le centrosome contient une paire de faisceaux de microtubules appelés centrioles. Les centrioles sont importants car ils déplacent les chromosomes vers les extrémités opposées de la cellule pendant la réplication cellulaire appelée mitose. Les neurones n’ont pas de centrioles et ne peuvent pas se répliquer.

D’autres organites aident à synthétiser les protéines nécessaires à la cellule. Ces usines à protéines sont appelées ribosomes. Ils peuvent être dispersés dans la cellule ou attachés à un système de canaux membranaires appelé le réticulum endoplasmique ou RE. Lorsque des ribosomes sont fixés au RE, on parle de RE rugueux (les ribosomes lui donnent un aspect rugueux ou granuleux). Lorsque le RE est dépourvu de ribosomes, on l’appelle le RE lisse et il sert à la synthèse des lipides et au stockage des toxines. Lorsqu’une protéine est fabriquée, elle doit être repliée dans une forme spécifique pour fonctionner. Souvent, des chaînes latérales supplémentaires d’hydrates de carbone doivent être attachées. La protéine est traitée dans le RE rugueux. Une fois qu’elle est formée, elle entre dans l’appareil de Golgi qui est l’usine de distribution de la cellule. Il termine la transformation de la protéine et l’emballe dans une vésicule pour la transporter vers sa destination. Certaines protéines sont nécessaires à la membrane cellulaire et les vésicules s’assurent qu’elles atteignent la membrane. L’appareil de Golgi fabrique également un type particulier de vésicule appelé lysosome. Le lysosome est l’éboueur de la cellule. Il absorbe les débris et les déchets cellulaires et les détruit. Pour ce faire, le lysosome contient des enzymes hydrolytiques très puissantes. Il est très important que les enzymes restent dans le lysosome, sinon elles détruiraient la cellule.

La centrale électrique de la cellule est la mitochondrie. Cet organite génère l’ATP ou l’énergie de la cellule. Les mitochondries ont même leur propre ADN appelé ADN mitochondrial (ADNm) et peuvent se répliquer.

Enfin, il y a le contrôleur de la cellule. Il s’agit du noyau. Toutes les cellules n’ont pas un noyau et sont qualifiées d’anucléées. Si vous regardez l’image des globules rouges, vous verrez un point blanc au centre de la cellule – c’est là que se trouvait le noyau. Le noyau est éjecté lors de la maturation des cellules. Certaines cellules ont plus d’un noyau et sont dites multinucléées. Les cellules des muscles squelettiques sont de très grandes cellules et sont multinucléées. Le noyau contient l’ADN de la cellule et le nucléole. Le nucléole est un organite qui fabrique les ribosomes. L’ADN est votre code génétique. Il contient les gènes qui contiennent les instructions pour fabriquer chaque protéine de votre corps. Le noyau est entouré de sa propre membrane avec de minuscules trous appelés pores nucléaires. Cette membrane est appelée membrane nucléaire ou enveloppe nucléaire.

Le schéma interactif ci-dessous présente un dessin d’une cellule eucaryote. Les composants cellulaires de la liste renvoient à des images qui mettent en évidence ces mêmes structures dans une cellule vivante.