chapitre 6 Exploration de la cellule 109
les cellules intestinales. La surface de ce genre de cellule est
parfois pourvue de longs et fins prolongements, les microvillosités, qui augmentent la surface d’échange de la cellule
sans accroître significativement son volume.
Plus loin dans ce chapitre, nous décrirons les relations
qu’ont entretenues les cellules procaryotes et les cellules
eucaryotes au fil de l’évolution. La majeure partie du texte
qui suit concerne les cellules eucaryotes ; nous décrirons la
cellule procaryote en détail au chapitre 27 (voir le tableau 27.2,
p. 654, dans lequel on compare les Bactéries, les Archées et
les Eucaryotes).
Vue d’ensemble
de la cellule eucaryote
En plus de sa membrane plasmique, la cellule eucaryote possède
un réseau étendu et élaboré de membranes internes (les organites membraneux déjà mentionnés) qui la compartimentent.
Les compartiments cellulaires constituent des microenvironnements propices à certaines fonctions métaboliques spécialisées, ce qui permet à des processus incompatibles de se
dérouler simultanément dans une même cellule. En outre, la
membrane plasmique et les membranes des organites participent directement au métabolisme cellulaire, puisque de nombreuses enzymes y sont incorporées.
Comme les membranes jouent un rôle fondamental dans
l’organisation de la cellule, nous en traiterons au chapitre 7.
La plupart des membranes biologiques se composent d’une
double couche de phosphoglycérolipides et d’autres lipides.
Diverses protéines associées à ces lipides sont incorporées à la
double couche ou fixées à sa surface (voir la figure 6.6). Toutefois, chacune présente une composition lipidique et protéique conforme à ses fonctions spécifiques. Par exemple,
plusieurs enzymes de la respiration cellulaire sont insérées
dans la membrane interne des mitochondries.
Avant de poursuivre, examinez la figure 6.8 (voir les
p. 110 et 111). Ces représentations schématiques de cellules
animales et végétales montrent les divers organites de la
cellule eucaryote et font ressortir les principales différences
entre ces deux grands types de cellules. Les micrographies
au bas des pages vous donnent un aperçu des cellules de
divers organismes eucaryotes.
retour sur le ConCept 6.2
1. Examinez attentivement la figure 6.8, puis décrivez
brièvement la structure et la fonction de chacun
des organites suivants : noyau, mitochondrie, chloroplaste, vacuole centrale, réticulum endoplasmique
et appareil de Golgi.
2.
et sI ?
Imaginez une cellule de forme allongée
(comme une cellule nerveuse) qui mesure 125 3 1 3 1
unités arbitraires. Selon vous, comment son rapport
surface/volume se compare-t-il à ceux de la figure 6.7 ?
Vérifiez votre prédiction en calculant ce rapport.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
6.3
Le noyau de la cellule eucaryote
renferme les instructions génétiques
que les ribosomes utilisent
pour fabriquer les protéines
Nous commencerons notre exploration approfondie de la
cellule par deux des composants cellulaires intervenant dans
l’expression des gènes : le noyau, qui héberge la plus grande
partie de l’ADN cellulaire, et les ribosomes, qui fabriquent
les protéines à partir de l’information codée dans l’ADN.
Le noyau : porteur de l’information
génétique de la cellule
Il y a habituellement un seul noyau par cellule, mais il existe
plusieurs exceptions dont, chez les Mammifères, les globules
rouges qui n’en possèdent pas et les cellules hépatiques qui
en ont souvent deux. Cet organite contient la plupart des
gènes qui régissent la cellule eucaryote (les autres se trouvent
dans les mitochondries et dans les chloroplastes). Son diamètre moyen étant de 5 µm, il constitue généralement l’organite le plus visible d’une cellule eucaryote. Il est entouré
d’une membrane double, appelée enveloppe nucléaire
(figure 6.9), qui sépare son contenu du cytoplasme.
Les deux membranes de l’enveloppe nucléaire, formées chacune d’une double couche de lipides associée à des protéines,
sont séparées par un espace de 20 à 40 nm environ. L’enveloppe nucléaire est percée de milliers de pores. Les membranes
interne et externe de l’enveloppe nucléaire se rejoignent à
l’embouchure de ces pores. Chacun d’eux renferme une structure constituée de quelques dizaines de protéines, le complexe
du pore nucléaire, ressemblant à un bouchon sur le pore et mesurant environ 100 nm de diamètre. Ce complexe régule le passage de certaines macromolécules et particules. La lamina
nucléaire tapisse la face interne de l’enveloppe nucléaire, sauf
au niveau des pores ; elle consiste en un entrelacement de filaments protéiques qui soutient mécaniquement l’enveloppe du
noyau, lui donne sa forme et la maintient. Des données incontestables indiquent la présence d’une matrice nucléaire, un
réseau de fibres protéiques qui s’étend dans le noyau. La lamina
et la matrice nucléaires contribueraient à organiser le matériel
génétique de manière à assurer son bon fonctionnement.
À l’intérieur du noyau, l’ADN est réparti dans des structures distinctes, les chromosomes, qui portent l’information
génétique. Chaque chromosome contient une longue molécule d’ADN associée à de nombreuses protéines. Certaines de
ces protéines facilitent l’enroulement de la molécule d’ADN
de chaque chromosome pour lui permettre de se loger dans le
noyau. Le complexe d’ADN et de protéines qui forme les
chromosomes s’appelle chromatine. Lorsque la cellule n’est
pas en train de se diviser, la chromatine colorée apparaît
comme un amas diffus, tant au microscope photonique qu’au
microscope électronique. Même en présence de chromosomes
séparés, il est impossible de les distinguer les uns des autres.
Cependant, au moment où la cellule s’apprête à se diviser, les
chromosomes se resserrent (deviennent plus condensés) et
s’épaississent suffisamment pour qu’on puisse distinguer leur
les cellules intestinales. La surface de ce genre de cellule est
parfois pourvue de longs et fins prolongements, les microvillosités, qui augmentent la surface d’échange de la cellule
sans accroître significativement son volume.
Plus loin dans ce chapitre, nous décrirons les relations
qu’ont entretenues les cellules procaryotes et les cellules
eucaryotes au fil de l’évolution. La majeure partie du texte
qui suit concerne les cellules eucaryotes ; nous décrirons la
cellule procaryote en détail au chapitre 27 (voir le tableau 27.2,
p. 654, dans lequel on compare les Bactéries, les Archées et
les Eucaryotes).
Vue d’ensemble
de la cellule eucaryote
En plus de sa membrane plasmique, la cellule eucaryote possède
un réseau étendu et élaboré de membranes internes (les organites membraneux déjà mentionnés) qui la compartimentent.
Les compartiments cellulaires constituent des microenvironnements propices à certaines fonctions métaboliques spécialisées, ce qui permet à des processus incompatibles de se
dérouler simultanément dans une même cellule. En outre, la
membrane plasmique et les membranes des organites participent directement au métabolisme cellulaire, puisque de nombreuses enzymes y sont incorporées.
Comme les membranes jouent un rôle fondamental dans
l’organisation de la cellule, nous en traiterons au chapitre 7.
La plupart des membranes biologiques se composent d’une
double couche de phosphoglycérolipides et d’autres lipides.
Diverses protéines associées à ces lipides sont incorporées à la
double couche ou fixées à sa surface (voir la figure 6.6). Toutefois, chacune présente une composition lipidique et protéique conforme à ses fonctions spécifiques. Par exemple,
plusieurs enzymes de la respiration cellulaire sont insérées
dans la membrane interne des mitochondries.
Avant de poursuivre, examinez la figure 6.8 (voir les
p. 110 et 111). Ces représentations schématiques de cellules
animales et végétales montrent les divers organites de la
cellule eucaryote et font ressortir les principales différences
entre ces deux grands types de cellules. Les micrographies
au bas des pages vous donnent un aperçu des cellules de
divers organismes eucaryotes.
retour sur le ConCept 6.2
1. Examinez attentivement la figure 6.8, puis décrivez
brièvement la structure et la fonction de chacun
des organites suivants : noyau, mitochondrie, chloroplaste, vacuole centrale, réticulum endoplasmique
et appareil de Golgi.
2.
et sI ?
Imaginez une cellule de forme allongée
(comme une cellule nerveuse) qui mesure 125 3 1 3 1
unités arbitraires. Selon vous, comment son rapport
surface/volume se compare-t-il à ceux de la figure 6.7 ?
Vérifiez votre prédiction en calculant ce rapport.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
6.3
Le noyau de la cellule eucaryote
renferme les instructions génétiques
que les ribosomes utilisent
pour fabriquer les protéines
Nous commencerons notre exploration approfondie de la
cellule par deux des composants cellulaires intervenant dans
l’expression des gènes : le noyau, qui héberge la plus grande
partie de l’ADN cellulaire, et les ribosomes, qui fabriquent
les protéines à partir de l’information codée dans l’ADN.
Le noyau : porteur de l’information
génétique de la cellule
Il y a habituellement un seul noyau par cellule, mais il existe
plusieurs exceptions dont, chez les Mammifères, les globules
rouges qui n’en possèdent pas et les cellules hépatiques qui
en ont souvent deux. Cet organite contient la plupart des
gènes qui régissent la cellule eucaryote (les autres se trouvent
dans les mitochondries et dans les chloroplastes). Son diamètre moyen étant de 5 µm, il constitue généralement l’organite le plus visible d’une cellule eucaryote. Il est entouré
d’une membrane double, appelée enveloppe nucléaire
(figure 6.9), qui sépare son contenu du cytoplasme.
Les deux membranes de l’enveloppe nucléaire, formées chacune d’une double couche de lipides associée à des protéines,
sont séparées par un espace de 20 à 40 nm environ. L’enveloppe nucléaire est percée de milliers de pores. Les membranes
interne et externe de l’enveloppe nucléaire se rejoignent à
l’embouchure de ces pores. Chacun d’eux renferme une structure constituée de quelques dizaines de protéines, le complexe
du pore nucléaire, ressemblant à un bouchon sur le pore et mesurant environ 100 nm de diamètre. Ce complexe régule le passage de certaines macromolécules et particules. La lamina
nucléaire tapisse la face interne de l’enveloppe nucléaire, sauf
au niveau des pores ; elle consiste en un entrelacement de filaments protéiques qui soutient mécaniquement l’enveloppe du
noyau, lui donne sa forme et la maintient. Des données incontestables indiquent la présence d’une matrice nucléaire, un
réseau de fibres protéiques qui s’étend dans le noyau. La lamina
et la matrice nucléaires contribueraient à organiser le matériel
génétique de manière à assurer son bon fonctionnement.
À l’intérieur du noyau, l’ADN est réparti dans des structures distinctes, les chromosomes, qui portent l’information
génétique. Chaque chromosome contient une longue molécule d’ADN associée à de nombreuses protéines. Certaines de
ces protéines facilitent l’enroulement de la molécule d’ADN
de chaque chromosome pour lui permettre de se loger dans le
noyau. Le complexe d’ADN et de protéines qui forme les
chromosomes s’appelle chromatine. Lorsque la cellule n’est
pas en train de se diviser, la chromatine colorée apparaît
comme un amas diffus, tant au microscope photonique qu’au
microscope électronique. Même en présence de chromosomes
séparés, il est impossible de les distinguer les uns des autres.
Cependant, au moment où la cellule s’apprête à se diviser, les
chromosomes se resserrent (deviennent plus condensés) et
s’épaississent suffisamment pour qu’on puisse distinguer leur