Ulysse, Ingénierie Multimédia de Formation

Elaboration de ressources multimedia en Français destinées à l'enseignement de la Biologie Cellulaire

tisser des liens entre l'enseignement et la recherche

Biologie cellulaire  

La cellule, ses organites et leurs fonctions

Les ressources multimédia de biologie cellulaire présentent la cellule (mammifère) au niveau structural et moléculaire dans un contexte physiologique et pathologique. L'accent est mis sur l'illustration des interactions moléculaires dans le but de préparer les étudiants à l'ère post-génomique.

Cette séquence de ressources destinée aux étudiants en Licence SVT et en Médecine, renferme l'information nécessaire qui permettra d'acquérir les connaissances indispensables à la poursuite du cursus en Sciences du Vivant et Médecine.

[ Ulysse Multimédia de Formation ]
La cellule, ses organites et leurs fonctions

Contacter les auteurs

IJsbrand Kramer et Gérard Tramu
Professeurs de l'Université Bordeaux 1
Tel. : +33 (0)5 4000 8726
i.kramer@iecb.u-bordeaux.fr

Ingénieur multimédia
Frédéric Raymond, AMIE, UBx1
Pascale Rallion, AMIE, UBx1
pascale.rallion@u-bordeaux1.fr

Animations
Pascale Rallion, AMIE, UBx1
pascale.rallion@u-bordeaux1.fr

Paul Bensamoun, Université de Bordeaux
paul.bensamoun@univ-bordeaux.fr

Sylvain Glaviano, Université de Bordeaux
sylvain.glaviano@univ-bordeaux.fr

Mots-clés :
Cellule, organites, membrane, adhérence, récepteur, cytosquelette, matrice, ribosome, vésicules, cycle.
Objectifs :
Connaître la cellule sur le plan structural.
Connaître les composants de la membrane cytoplasmique, leur rôle dans le transport à travers la membrane, l'adhérence cellulaire et la réception de signaux extracellulaires.
Connaître les principales fonctions des organites et leur composants moléculaires.
Connaître les éléments des cascades de la transduction du signal ; comprendre comment ils influencent l'homéostasie cellulaire.
 
Des exercices « Apprendre avec des outils et bases de données du Web », des questions à choix multiple (QCM) et des liens pédagogiques accompagnent ces ressources, et sont accessibles depuis le site http://www.cellbiol.net.
Sommaire
 *La cellule et sa membrane
 *Transport membranaire
 *Les molécules d'adhérence
 *Le cytosquelette
 *La mitochondrie
 *La synthèse et la dégradation des protéines
 *Acheminement des protéines à travers le réticulum endoplasmique et le Golgi
 *Acheminement des protéines vers la membrane (face cytoplasmique), le peroxysome, la mitochondrie ou le noyau
 * Introduction à la signalisation cellulaire
 *Compléments
La cellule et sa membrane

Cette ressource, qui présente « la cellule et sa membrane », est la première de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire TCB.

Elle établit la notion de cellule, unité minimale vivante d'un organisme.
Elle récapitule les composants de la membrane cytoplasmique (lipides et (glyco)protéines).
Elle vise à comprendre la nécessité pour la cellule de posséder une membrane lipidique.

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Transport membranaire

Cette ressource, qui présente « le transport membranaire », est la deuxième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire TCB.

Elle établit la notion de transport sélectif (bi-directionnel) au travers de la membrane.
Elle récapitule les différentes modalités de passage par canaux, transporteurs et pompes.

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Les molécules d'adhérence

Cette ressource, qui présente « Les molécules d'adhérence », est la troisième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire TCB.

Elle établit la notion de l'interaction cellule-environnement.
Elle répertorie les molécules d'adhérence impliquées dans les interactions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire.
Elle répertorie les composants de la matrice extracellulaire.
Elle vise à comprendre l'importance de ces interactions  : (1) dans la migration des cellules immunitaires, (2) au cours de l'assemblage des tissus et (3) dans le maintien de l'intégrité des tissus.

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Le cytosquelette

Cette ressource, qui présente « le cytosquelette », est la quatrième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire TCB.

Elle établit la notion d'une nécessité pour la cellule de possèder un ensemble de structures qui assurent non seulement la fonction de squelette (armature, forme) mais également d'autres fonctions essentielles telles que mouvements de la cellule et de ses organites, division et, à l'echelle de l'organisme, contraction musculaire.
Elle répertorie les différents types d'éléments du cytosquelette (filaments d'actine, filaments intermédiaires et microtubules) en insistant, par des exemples précis, sur leur fonctions spécifiques.
Elle souligne l'importance du lien entre cytosquelette, molécules d'adhérence et matrice extracellaire.

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La mitochondrie

Cette ressource, qui présente « la mitochondrie », est la cinquième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire SVT.

La cellule a besoin d'un approvisionnement permanent en ATP pour faire fonctionner les pompes, pour assurer la dynamique du cytosquelette etc. Dans cette ressource nous établissons comment les métabolites, tels que glucose, acides gras et acides aminés, sont convertis en NADH (FADH2) et CO2, pour ensuite alimenter en électrons la chaîne respiratoire de la mitochondrie.

Elle établit comment le transport des électrons entretient un gradient de protons à travers la membrane interne de la mitochondrie et détermine l'activité de l'ATP synthase.

Elle montre la structure de la mitochondrie et elle répertorie des différents modes de transport à travers l'enveloppe mitochondriale, des matériaux tels que pyruvate, acides gras, ADP, Pi et ATP.

Sous forme d'excursions, elle place la mitochondrie dans un contexte conceptuel élargi ouvrant sur des implications extrêmement variées, qui vont de la pathologie à la paléontologie. En outre, elle aborde le sujet du diabète sucré, maladie due à une dérégulation dans l'approvisionnement de la mitochondrie en métabolites utiles.

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La synthèse et la dégradation des protéines

Cette ressource, qui présente « la synthèse et la dégradation des protéines », est la sixième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire SVT.

Dans cette ressource, nous nous focaliserons sur le code génétique, la production de différentes formes d'ARN (ARNr, ARNt et ARNm) dans le noyau, la composition des ribosomes et le mécanisme de la synthèse protéique. Nous expliquerons comment la séquence nucléotidique est traduite en protéine grâce aux processus d'initiation, de translocation et de terminaison de la synthèse protéique. Nous dirons également comment les protéines sont dégradées (protéolyse) soit par la voie du protéasome soit par celle du lysosome (et dans un cas particulier par des caspases). Cette dynamique entre synthèse et dégradation, assure d'une part le bon fonctionnement des protéines et d'autre part permet à la cellule de s'adapter aux changements de l'environnement (plasticité cellulaire).

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Acheminement des protéines à travers le réticulum endoplasmique et le Golgi

Cette ressource, qui présente « la synthèse et l'acheminement des protéines à travers le réticulum endoplasmique et le Golgi », est la septième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire SVT.

Dans cette ressource nous nous focaliserons sur les processus de maturation et de tri des protéines synthétisées sur des ribosomes associés à la membrane du réticulum endoplasmique, processus qui permettent de comprendre comment les protéines transitent par le RE et le Golgi vers leurs sites spécifiques de destination. Nous verrons que c'est la nature de la protéine elle-même qui détermine sa destination grâce à la présence de séquences peptidiques spécifiques (étiquettes), de longueur variable (3 à 30 acides aminés). Dans un cas particulier, l'étiquette est un glucide phosphaté. Ces séquences ou ce glucide, sont reconnus par des récepteurs spécifiques qui dirigent leur charge vers le compartiment cellulaire suivant. Le transport entre les compartiments est assuré par des vésicules membranaires, ce qui implique un très actif processus de fission suivi de fusion. Enfin, nous montrerons comment les multiples voies d'exocytose et endocytose sont à la base d'un intense trafic entre le pôle trans-golgien, les lysosomes et la membrane plasmique.

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Acheminement des protéines vers la membrane (face cytoplasmique), le peroxysome, la mitochondrie ou le noyau

Cette ressource, qui présente « l'acheminement des protéines vers la membrane (face cytoplasmique), le peroxysome, la mitochondrie ou le noyau », est la huitième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire SVT.

Dans cette ressource, nous nous focalisons sur les processus qui assurent l'acheminement vers leurs cibles respectives des protéines traduites par les ribosomes « libres » et destinées à la membrane (face interne), au peroxysome, à la mitochondrie ou au noyau. Ces protéines restées dans le cytoplasme à l'issue du premier tri vont être progressivement dirigées vers leur site définitif grâce à un étiquetage fourni par des séquences amino acidiques précises, les peptides de destination. Ces peptides sont reconnus par des récepteurs qui assurent donc la sélectivité d'orientation. Le passage de la protéine à l'intérieur de la mitochondrie ou du peroxysome est assuré par des transporteurs protéiques (qui forment un canal d'environ 2 nm), assistés par de nombreuses protéines chaperonnes. Ces dernières gardent les protéines en transit dans l'état déplié nécessaire à leur passage par l'étroit canal. De plus, par des mécanismes encore mal compris, elles favorisent le passage en hydrolysant l'ATP (transport actif). En revanche, les protéines et les ARN, collectivement nommés « charge », traversent l'enveloppe nucléaire dans leur état replié et même parfois sous forme de grands complexes (tels le ribosome). La sélectivité du transport à travers l'enveloppe nucléaire est assurée par de nombreux récepteurs, et son orientation est déterminée par la GTPase Ran.

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Introduction à la signalisation cellulaire

Cette ressource, qui présente « l' introduction à la signalisation cellulaire  », est la neuvième de l'ensemble des ressources sur le sujet de Biologie Cellulaire SVT.

Dans cette ressource nous nous focalisons sur les processus qui assurent la communication entre la cellule et son environnement. Cette communication est assurée par de nombreuses molécules informatives ; les (premiers) messagers qui, selon leur localisation et leur fonction majeures, peuvent être des neurotransmetteurs, des hormones, des cytokines (dont les facteurs de croissance) ou encore des composants de la matrice extracellulaire. La molécule informative est reconnue par un récepteur (protéine de liaison) situé à la surface ou à l'intérieur de la cellule. La fixation du messager induit un signal intracellulaire par un processus appelé « transduction du signal ». Les récepteurs et les signaux qu'ils transmettent, donnent à la cellule une représentation symbolique permanente de son environnement. Nous décrirons les modalités générales (phosphorylation et déphosphorylation, échange de nucléotides, ubiquitination, ouverture des canaux) par lesquelles ces signaux intracellulaires perturbent l'homéostasie cellulaire et imposent un changement pour ajuster l'activité de la cellule aux besoins de l'organisme entier.

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Compléments

Des compléments à ces ressources pourront être trouvés dans les ouvrages suivants :

Fascicule « Biologie Cellulaire » de I. Kramer
Section polycopiés bat A22, Université Bordeaux 1, France
2,70 €

Biologie Cellulaire (1997). Petit, Maftah et Julien.
Masson
environ 16 €

Introduction à la biologie cellulaire (1998). Tourte.
Diderot
environ 16 €

Biologie Moleculaire de la Cellule (3ème edition). Alberts...Watson
Médicine-Sciences, Flammarion
environ 110 €

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