exceptionnellement conservées de façon convenable dans des fossiles, au point qu’on peut dater
l’apparition, au cours des temps géologiques, des
premières cellules procaryotiques ou eucaryotiques (voir chapitre 16). L’organisation précise de
ces cellules sera donnée dans le chapitre suivant.
1.3. Métabolisme
Les organismes vivants prélèvent leur matière
(minérale ou organique) dans le milieu, mais généralement ils la décomposent, la réorganisent (en
consommant pour cela de l’énergie) avant d’en
faire leur propre matière :c ’est une croissance
«par l’intérieur», par opposition à la croissance
«par l’extérieur» d’un cristal, dans le monde minéral. Ce dernier s’accroît en surface, en effet, à partir
de sa solution saturée, tout en gardant une certaine symétrie. Il peut aussi se fragmenter, disparaître, avoir des formes variables en fonction des
paramètres du milieu, mais tout cela n’a rien à
voir avec la vie, même si cela la mime parfois.
Les êtres vivants ont la capacité unique d’extraire de l’énergie à partir de leur environnement et
de la transformer pour construire leurs propres
structures. Celle-ci se présente soit sous une forme
physique :r adiations lumineuses, soit sous la
forme de molécules minérales ou organiques, qui
sont modifiées et/ou dégradées pour libérer
l’énergie contenue dans leurs liaisons chimiques.
L’énergie ainsi produite est aussi transformée en
travail mécanique (à l’échelle des cellules et des
organismes), en travail osmotique (échanges
ioniques) ou simplement en chaleur. En l’absence
de toute croissance, le simple renouvellement permanent des constituants de la matière vivante
( turn-over) et l’entretien des structures spécifiques
exige la mise en œuvre des mêmes processus. Cette
activité chimique, appelée métabolisme, implique
des échanges permanents de matière et d’énergie
avec l’environnement ;l ’absence absolue de tels
échanges est le seul vrai signe de mort (à l’exception des cellules congelées à très basse température
et capables de «revivre », après réchauffement).
Le métabolisme constitue un ensemble hautement intégré de réactions chimiques ayant trois
fonctions précises :1 ) extraction et stockage de
l’énergie, 2) transformation des molécules exogènes en matériaux de construction de la cellule
(précurseurs), grâce à cette énergie et 3) assemblage de ces précurseurs en macromolécules à
fonctions structurales, catalytiques et informationnelles. Sur la base de ce découpage, on distingue :
le métabolisme énergétique, le métabolisme
intermédiaire et le métabolisme relatif aux
macromolécules ;l es deux premiers sont étroitement interconnectés en un réseau complexe de
réactions montrant une remarquable unité au sein
de l’ensemble du monde vivant.
Le métabolisme peut aussi être divisé en
deux phases principales :l e catabolisme et
l’anabolisme, qui ont lieu simultanément dans les
cellules et sont eux aussi étroitement interconnectés au niveau de nombreux métabolites communs.
Le premier est représenté par toutes les étapes
dégradatives dans lesquelles des molécules complexes :g lucides, lipides, protéines (aliments
venant du milieu extérieur ou réserves faites par
les cellules), sont décomposées en éléments organiques plus simples, et même le plus souvent en
composants minéraux (CO 2 , H 2 O et NH 3 ) . Au
cours de ces étapes, l’énergie potentielle (ou énergie libre) contenue dans les liaisons chimiques des
molécules complexes initiales est stockée sous la
forme d’une molécule universelle :l’ ATP, dans ses
liaisons dites «à haut potentiel énergétique ». Une
partie des chaînons carbonés n’est cependant pas
complètement dégradée et est «mise de côté» pour
servir de précurseurs dans l’anabolisme. Celui-ci
est une phase de synthèse dans laquelle les précurseurs simples sont, grâce à l’énergie accumulée,
transformés en macromolécules spécifiques :polysaccharides, protéines et acides nucléiques. Cette
transformation correspond à une augmentation
d’ordre, associée à l’augmentation de la complexité des molécules ;c e processus entraîne une
diminution d’entropie des systèmes cellulaires et
exige une grande consommation d’énergie.
Chaque réaction du métabolisme est catalysée
par une enzyme particulière ; ces enzymes fonctionnent selon des chaînes de dégradation ou de
synthèse comptant jusqu’à vingt étapes différentes
(un exemple de chaîne de biosynthèse simple est
donné dans la figure 4.2). Ces chaînes n’ont pas le
plus souvent de réalité physique ou structurale
mais on a mis en évidence, dans un nombre limité
de cas, l’existence de complexes multienzymatiques catalysant séquentiellement plusieurs réactions chimiques. Dans les cellules eucaryotiques,
elles sont cependant souvent séparées dans des
compartiments distincts et font l’objet de régulations spécifiques.
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B IOLOGIE CELLULAIRE
l’apparition, au cours des temps géologiques, des
premières cellules procaryotiques ou eucaryotiques (voir chapitre 16). L’organisation précise de
ces cellules sera donnée dans le chapitre suivant.
1.3. Métabolisme
Les organismes vivants prélèvent leur matière
(minérale ou organique) dans le milieu, mais généralement ils la décomposent, la réorganisent (en
consommant pour cela de l’énergie) avant d’en
faire leur propre matière :c ’est une croissance
«par l’intérieur», par opposition à la croissance
«par l’extérieur» d’un cristal, dans le monde minéral. Ce dernier s’accroît en surface, en effet, à partir
de sa solution saturée, tout en gardant une certaine symétrie. Il peut aussi se fragmenter, disparaître, avoir des formes variables en fonction des
paramètres du milieu, mais tout cela n’a rien à
voir avec la vie, même si cela la mime parfois.
Les êtres vivants ont la capacité unique d’extraire de l’énergie à partir de leur environnement et
de la transformer pour construire leurs propres
structures. Celle-ci se présente soit sous une forme
physique :r adiations lumineuses, soit sous la
forme de molécules minérales ou organiques, qui
sont modifiées et/ou dégradées pour libérer
l’énergie contenue dans leurs liaisons chimiques.
L’énergie ainsi produite est aussi transformée en
travail mécanique (à l’échelle des cellules et des
organismes), en travail osmotique (échanges
ioniques) ou simplement en chaleur. En l’absence
de toute croissance, le simple renouvellement permanent des constituants de la matière vivante
( turn-over) et l’entretien des structures spécifiques
exige la mise en œuvre des mêmes processus. Cette
activité chimique, appelée métabolisme, implique
des échanges permanents de matière et d’énergie
avec l’environnement ;l ’absence absolue de tels
échanges est le seul vrai signe de mort (à l’exception des cellules congelées à très basse température
et capables de «revivre », après réchauffement).
Le métabolisme constitue un ensemble hautement intégré de réactions chimiques ayant trois
fonctions précises :1 ) extraction et stockage de
l’énergie, 2) transformation des molécules exogènes en matériaux de construction de la cellule
(précurseurs), grâce à cette énergie et 3) assemblage de ces précurseurs en macromolécules à
fonctions structurales, catalytiques et informationnelles. Sur la base de ce découpage, on distingue :
le métabolisme énergétique, le métabolisme
intermédiaire et le métabolisme relatif aux
macromolécules ;l es deux premiers sont étroitement interconnectés en un réseau complexe de
réactions montrant une remarquable unité au sein
de l’ensemble du monde vivant.
Le métabolisme peut aussi être divisé en
deux phases principales :l e catabolisme et
l’anabolisme, qui ont lieu simultanément dans les
cellules et sont eux aussi étroitement interconnectés au niveau de nombreux métabolites communs.
Le premier est représenté par toutes les étapes
dégradatives dans lesquelles des molécules complexes :g lucides, lipides, protéines (aliments
venant du milieu extérieur ou réserves faites par
les cellules), sont décomposées en éléments organiques plus simples, et même le plus souvent en
composants minéraux (CO 2 , H 2 O et NH 3 ) . Au
cours de ces étapes, l’énergie potentielle (ou énergie libre) contenue dans les liaisons chimiques des
molécules complexes initiales est stockée sous la
forme d’une molécule universelle :l’ ATP, dans ses
liaisons dites «à haut potentiel énergétique ». Une
partie des chaînons carbonés n’est cependant pas
complètement dégradée et est «mise de côté» pour
servir de précurseurs dans l’anabolisme. Celui-ci
est une phase de synthèse dans laquelle les précurseurs simples sont, grâce à l’énergie accumulée,
transformés en macromolécules spécifiques :polysaccharides, protéines et acides nucléiques. Cette
transformation correspond à une augmentation
d’ordre, associée à l’augmentation de la complexité des molécules ;c e processus entraîne une
diminution d’entropie des systèmes cellulaires et
exige une grande consommation d’énergie.
Chaque réaction du métabolisme est catalysée
par une enzyme particulière ; ces enzymes fonctionnent selon des chaînes de dégradation ou de
synthèse comptant jusqu’à vingt étapes différentes
(un exemple de chaîne de biosynthèse simple est
donné dans la figure 4.2). Ces chaînes n’ont pas le
plus souvent de réalité physique ou structurale
mais on a mis en évidence, dans un nombre limité
de cas, l’existence de complexes multienzymatiques catalysant séquentiellement plusieurs réactions chimiques. Dans les cellules eucaryotiques,
elles sont cependant souvent séparées dans des
compartiments distincts et font l’objet de régulations spécifiques.
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B IOLOGIE CELLULAIRE