Caractéristiques du système endomembranaire

**Système endomembranaire : caractéristiques**

Le système endomembranaire participe à la synthèse de divers types de macromolécules. La **clathrine** est assemblée à partir de sous-unités constituées de 6 chaînes de protéines, les **coatomères**. Le **réticulum endoplasmique (RE)** représente 10% du volume cellulaire total. Le **RER** (réticulum endoplasmique rugueux), revêtu de ribosomes, est concentrique au noyau. Sa membrane, par rapport à la membrane plasmique, est plus mince (mesurée à 7 nm), contient 70% de protéines et 30% de lipides, moins de sphingomyéline, moins de cholestérol et moins de phosphatidylcholine.

Fonctions du RER

• Production de protéines
• Formation de la membrane
• Sécrétion cellulaire

**Glycolisation**

La majorité des protéines synthétisées dans le REG intègrent une chaîne de glucides ramifiée de 12 monosaccharides.

**REL (réticulum endoplasmique lisse)**

Le REL est une structure de tubules interconnectés, semblable à la membrane du RER, mais avec plus de cholestérol et de sphingomyéline. Il n'a pas de ribosomes attachés à sa membrane externe.

Fonctions du REL

1. Synthèse des lipides
2. Détoxication
3. Régulation du niveau de calcium

**Appareil de Golgi**

L'appareil de Golgi a 2 faces :

• **_Cis_**, de formation ou proximale, liée au RE et permettant la communication ou la continuité avec celui-ci.
• **_Trans_**, de maturation ou distale, par laquelle les molécules sont transportées à travers l'appareil de Golgi vers les cibles.

**Lysosomes**

Les lysosomes proviennent de l'appareil de Golgi. Leurs sacs sont hydrophiles. Ils ne sont pas présents dans les cellules végétales. La membrane a une teneur élevée en cholestérol et en sphingomyéline.

Fonctions des lysosomes

• **Lysosome primaire** : n'a pas participé à un processus de digestion intracellulaire. Il peut vider le contenu provenant de l'extérieur de la cellule.
• **Lysosome secondaire** : la digestion des molécules se produit. Il existe 3 types :
  • **Endolysosome**
  • **Phagolysosome** : impliqué dans la digestion intracellulaire du phagosome et défend donc la cellule contre les agressions pathogènes ou les substances toxiques.
  • **Autophagolysosome** : impliqué dans la digestion intracellulaire, fournit les nutriments nécessaires à la vie de la cellule.

**Peroxysomes**

Les peroxysomes ont une membrane simple et contiennent des enzymes à l'intérieur. La principale enzyme est la **catalase**. Dans les cellules végétales, on les trouve sous le nom de **glyoxysomes**.

Fonction des peroxysomes

Utilisation du H₂O₂ formé pour oxyder les substances toxiques (détoxication). Une enzyme, la catalase, décompose le H₂O₂ en substances non dangereuses pour la cellule.

**Vacuoles**

Les vacuoles sont issues de petites vésicules formées par l'appareil de Golgi. Elles sont délimitées par le **tonoplaste**. Le pH est compris entre 3 et 6.

Fonctions des vacuoles

• **Taille** : grande dans les cellules végétales, petite dans les cellules animales.
• Facilite l'échange avec le milieu extérieur.
• Régule la turgescence de la cellule.
• Digestion cellulaire.
• Accumulation de substances (réserves de différents types de substances).

**Acides nucléiques**

Les acides nucléiques sont des molécules composées de C, H, O, N et P. Ils contiennent le **matériel héréditaire**. Ils sont formés de **nucléotides** (union de monomères). Il y a 2 types d'acides nucléiques : l'ADN et l'ARN. Chacun est composé d'un sucre, d'une base azotée et d'un groupement phosphate. Le sucre + une base azotée forment un **nucléoside**. L'union d'un nucléoside et d'un phosphate est un **nucléotide**. Ce sont des molécules qui accumulent de l'énergie dans les liaisons phosphate entre eux. Ils agissent comme des **messagers cellulaires**. L'AMP cyclique (AMPc) est formé par l'action d'enzymes spécifiques et déclenche des réponses différentes dans chaque type cellulaire.

**Molécule d'ADN**

Chez l'être humain, la plus grande partie de l'ADN se trouve dans le noyau et de petites quantités dans les mitochondries et les chloroplastes. Chez les procaryotes, on trouve de petites molécules d'ADN appelées **plasmides**. L'ADN est **droitier** (l'enroulement de la chaîne se produit vers la droite). **Les brins sont coaxiaux**, se font face et sont rejoints par des liaisons hydrogène entre les bases.

**ARN**

L'ARN transcrit le message génétique de l'ADN et le traduit en protéine. Il est **ribosomique** et contient de l'**uracile** au lieu de la thymidine. Il existe 3 types d'ARN :

• **ARN messager (ARNm)** : composé de 300 à 500 ribonucléotides, représentant 5% de l'ARN total. **Fonction** : il porte l'information génétique codée du noyau vers les ribosomes.
• **ARN de transfert (ARNt)** : composé de 70 à 80 nucléotides et représentant 15% de l'ARN. **Fonction** : a) capture des acides aminés (aa) activés dans le cytoplasme, b) transfert vers les ribosomes lors de la synthèse, c) mise en place des acides aminés dans la protéine selon l'information codée dans l'ARNm.
• **ARN ribosomique (ARNr)** : composé de 3 000 à 5 000 ribonucléotides, représentant 80% de l'ARN total. Il existe différents types de ribosomes, étant toujours plus petits chez les procaryotes que chez les eucaryotes.

Tableau comparatif ADN/ARN

Lorsque la température augmente à plus de 90°C, les chaînes se séparent (dénaturation). Ce processus est réversible en maintenant la température à 64°C pendant plusieurs heures : de nouvelles liaisons hydrogène se forment (renaturation).

**Mitochondries**

Les mitochondries sont les organites où se déroulent les processus de dégradation des molécules alimentaires afin d'obtenir de l'énergie. Ce processus est appelé **respiration cellulaire**. L'ATP est synthétisé dans les mitochondries (chez les eucaryotes) et dans les chloroplastes (chez les procaryotes). Elles ont été décrites par Altman en 1884. Elles produisent 95% de l'ATP cellulaire. Leur nombre varie entre 1 000 et 300 000.

Structure et composition chimique des mitochondries

Ce sont des organites mobiles et plastiques avec un diamètre de 0,5 à 1 µm. Elles sont entourées de 2 membranes :

• **Membrane externe** : contient 60% de protéines et 40% de lipides. Elle est perméable grâce à des canaux aqueux formés par des porines.
• **Membrane interne** : elle est fortement repliée pour former les **crêtes mitochondriales**. Elle délimite la **matrice mitochondriale**. Elle contient 80% de protéines et 20% de lipides, sans cholestérol, et contient de la cardiolipine qui la rend imperméable aux ions. Elle contient 3 types de protéines : 1) celles qui effectuent les réactions d'oxydation et de réduction dans la chaîne respiratoire, 2) les complexes ATP synthase, 3) les protéines de transport.
• **Matrice mitochondriale** : elle contient de l'ADN double brin circulaire et clairsemé, de l'ARN et certaines protéines synthétisées qui font partie intégrante de la membrane interne.

Fonction des mitochondries

La fonction principale des mitochondries est l'**oxydation respiratoire**. Son but est la production d'énergie sous forme de molécules d'ATP.

**Voies anaérobies**

• a) Fermentation alcoolique
• b) Fermentation lactique

Le but de la fermentation est de régénérer le NAD⁺, permettant à la glycolyse de se poursuivre et de fournir une petite quantité d'ATP, mais essentielle pour l'organisme.

**Transporteurs d'électrons : NADH et NADPH**

Ils transportent l'énergie des électrons de haute énergie et des atomes de H pour participer aux réactions d'oxydoréduction. Le plus important est le NAD⁺.

**Respiration aérobie**

Elle implique la libération de CO₂ et de H₂O. Elle se déroule en deux étapes :

• **Cycle de Krebs** : se produit dans la matrice mitochondriale. Avant d'entrer dans le cycle, l'acide pyruvique est oxydé.
• **Chaîne de transport d'électrons et phosphorylation oxydative** : les transporteurs d'électrons sont appelés **cytochromes**.