B4 · Organisation générale
Cellule procaryote et cellule eucaryote
Définir la cellule comme unité structurale et fonctionnelle du vivant et présenter les grands groupes cellulaires. Comparer procaryotes et eucaryotes par leur taille, leur compartimentation, leur matériel génétique et leur machinerie de synthèse.
Biologie cellulaire5 min de lecture15 QCM corrigés
La cellule, unité fondamentale du vivant
Tout organisme vivant est constitué d’une ou de plusieurs cellules. La cellule est dite :
- unité structurale, car elle constitue l’élément de base de l’organisation du vivant ;
- unité fonctionnelle, car les fonctions vitales reposent sur des activités cellulaires ;
- unité génétique, car elle contient une information transmissible permettant son fonctionnement et sa continuité.
Une cellule échange de la matière, de l’énergie et de l’information avec son environnement. Elle ne constitue donc pas un système isolé. Dans un organisme pluricellulaire, les cellules sont spécialisées et interdépendantes : leur survie peut dépendre des échanges avec les autres cellules et avec le milieu extracellulaire.
Les virus ne sont pas des cellules : ils ne possèdent ni organisation cellulaire complète ni machinerie autonome de synthèse protéique. Leur multiplication exige l’utilisation d’une cellule hôte.
Les propriétés communes à toutes les cellules
Malgré leur diversité, les cellules partagent quatre éléments fondamentaux.
Une limite sélective
La membrane plasmique est une enveloppe lipidique qui sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire. Elle contrôle les échanges et permet à la cellule de maintenir une composition interne différente de celle de son environnement.
Un milieu réactionnel
Le cytoplasme désigne le contenu cellulaire situé à l’intérieur de la membrane plasmique, à l’exclusion du noyau lorsqu’il existe. Il comprend une phase aqueuse, le cytosol, ainsi que différentes structures cellulaires.
Une information génétique
L’ADN est organisé en chromosomes, c’est-à-dire en molécules d’ADN associées à des protéines. Son information est exprimée par l’intermédiaire d’acides ribonucléiques, ou ARN, puis utilisée pour produire des protéines.
Une machinerie de synthèse protéique
Les protéines assurent notamment la catalyse des réactions, le transport, la signalisation et l’architecture cellulaire. La présence de ribosomes est donc une propriété commune à toutes les cellules.
Les deux grands types d’organisation cellulaire
Les cellules sont réparties en deux grands types selon l’organisation de leur matériel génétique et leur degré de compartimentation : les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes.
La cellule procaryote
Les procaryotes comprennent deux grands domaines du vivant : les Bactéries et les Archées. Leur diamètre est généralement de l’ordre de à quelques micromètres. Le micromètre, noté , correspond à un millionième de mètre.
Le cytoplasme procaryote n’est pas séparé du matériel génétique par une enveloppe nucléaire. L’ADN est regroupé dans une région appelée nucléoïde, qui ne constitue pas un véritable compartiment membranaire.
Le génome procaryote est le plus souvent constitué d’un chromosome circulaire. Des molécules d’ADN plus petites, les plasmides, peuvent s’y ajouter. Elles se répliquent indépendamment du chromosome principal et portent une information génétique accessoire.
Les procaryotes possèdent des ribosomes dits 70S, formés d’une petite sous-unité 30S et d’une grande sous-unité 50S. Le symbole S désigne le coefficient de sédimentation de Svedberg, qui dépend de la masse, de la forme et de la densité de la particule.
La cellule eucaryote
Les eucaryotes comprennent notamment les animaux, les végétaux, les champignons et différents organismes unicellulaires. Leurs cellules mesurent généralement plusieurs dizaines de micromètres, bien que la taille varie fortement selon le type cellulaire.
Le noyau sépare physiquement le génome principal du cytoplasme. D’autres compartiments membranaires répartissent les réactions cellulaires dans des espaces distincts. Cette organisation permet d’établir des conditions chimiques différentes et d’éviter l’interférence entre des réactions incompatibles.
L’ADN nucléaire est réparti entre plusieurs chromosomes généralement linéaires et associé à des protéines, notamment les histones. Certains organites possèdent aussi une petite quantité d’ADN propre, distincte de l’ADN nucléaire.
Les ribosomes du cytosol eucaryote sont des ribosomes 80S, constitués d’une sous-unité 40S et d’une sous-unité 60S.
Compartimentation et expression génétique
Chez les procaryotes, l’absence d’enveloppe nucléaire place l’ADN et les ribosomes dans un même espace cytoplasmique. La transcription, synthèse d’un ARN à partir de l’ADN, et la traduction, synthèse d’une protéine à partir d’un ARN messager, peuvent donc être couplées : la traduction peut commencer alors que l’ARN est encore en cours de synthèse.
Chez les eucaryotes, la transcription se déroule dans le noyau, tandis que la traduction a lieu sur les ribosomes du cytoplasme. L’ARN messager doit être maturé puis transporté hors du noyau avant sa traduction. La séparation spatiale entraîne ainsi une séparation temporelle entre les deux étapes.
Ces différences décrivent deux organisations cellulaires et non deux degrés de perfection. Les procaryotes ne sont pas des eucaryotes simplifiés : chaque type d’organisation répond à des contraintes propres et résulte d’une histoire évolutive distincte.
Entre ton email pour débloquer le reste de cette fiche
Il reste 1 section à lire — plus les QCM corrigés, l'examen blanc et le suivi. 72 h d'essai gratuit, sans carte bancaire.