Structure de la cellule

La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de base du vivant. Tous les tissus et organes du corps humain sont constitués de cellules, dont la structure varie selon leur fonction.

I. La cellule : unité du vivant

La cellule est la plus petite unité capable d’assurer les fonctions nécessaires à la vie : utiliser des nutriments, produire de l’énergie, synthétiser ses constituants, communiquer avec son environnement et se reproduire.

Sa taille est généralement de l’ordre de quelques à plusieurs dizaines de micromètres.

On distingue deux grands types de cellules :

• cellule procaryote : ne possède pas de véritable noyau ni d’organites délimités par une membrane. Son ADN est libre dans le cytoplasme. C’est le cas des bactéries ;
• cellule eucaryote : possède un noyau contenant l’ADN et différents organites spécialisés. Les cellules humaines sont des cellules eucaryotes.

Une cellule humaine comprend principalement :

• une membrane plasmique ;
• un cytoplasme, constitué du cytosol et des organites ;
• généralement un noyau.

II. La membrane plasmique

La membrane plasmique délimite la cellule et sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.

Elle est principalement constituée :

• d’une bicouche de phospholipides ;
• de protéines membranaires ;
• de cholestérol ;
• de résidus glucidiques associés aux lipides ou aux protéines.

Elle constitue une barrière sélective : toutes les substances ne la traversent pas de la même manière.

Elle participe :

• à la protection et au maintien de l’intégrité de la cellule ;
• au contrôle des échanges avec le milieu extracellulaire ;
• à la réception de signaux grâce à des récepteurs ;
• à la reconnaissance et à la communication entre les cellules.

III. Le cytoplasme et le cytosol

Le cytoplasme correspond à l’ensemble situé entre la membrane plasmique et le noyau. Il comprend :

• le cytosol ;
• les organites ;
• le cytosquelette.

Le cytosol est la phase liquide du cytoplasme dans laquelle baignent les organites. Il est majoritairement constitué d’eau et contient notamment des ions, des protéines, des nutriments et différents métabolites.

De nombreuses réactions chimiques indispensables au fonctionnement de la cellule se déroulent dans le cytosol.

IV. Le noyau

Le noyau contient l’essentiel de l’information génétique de la cellule sous forme d’ADN.

Il est entouré d’une enveloppe nucléaire constituée de deux membranes. Celle-ci est percée de pores nucléaires permettant des échanges contrôlés entre le noyau et le cytoplasme.

L’ADN associé à des protéines forme la chromatine. Lors de la division cellulaire, celle-ci se condense pour former les chromosomes.

Le noyau contient également un ou plusieurs nucléoles, impliqués dans la fabrication des ARN ribosomiques et l’assemblage des sous-unités des ribosomes.

Le noyau joue ainsi un rôle majeur dans :

• le stockage et la protection de l’information génétique ;
• l’expression des gènes ;
• le contrôle de nombreuses activités cellulaires.

V. Ribosomes, réticulum endoplasmique et appareil de Golgi

Ces structures participent à la synthèse et au devenir des protéines et des lipides.

Les ribosomes

Les ribosomes sont constitués d’ARN ribosomique et de protéines. Ils assurent la synthèse des protéines.

Ils peuvent être :

• libres dans le cytosol ;
• fixés à la surface du réticulum endoplasmique granuleux.

Le réticulum endoplasmique

Le réticulum endoplasmique (RE) est un réseau de membranes intracellulaires.

On distingue :

• le réticulum endoplasmique granuleux (REG) : porte des ribosomes à sa surface et participe à la synthèse et aux premières modifications de certaines protéines ;
• le réticulum endoplasmique lisse (REL) : dépourvu de ribosomes, il participe notamment à la synthèse des lipides, à certaines réactions de détoxification et au stockage du calcium.

L’appareil de Golgi

L’appareil de Golgi est constitué d’un empilement de sacs membraneux aplatis appelés citernes.

Il reçoit des protéines provenant du REG et participe à leur :

• modification ;
• maturation ;
• tri ;
• adressage vers leur destination.

Les molécules sont ensuite transportées dans des vésicules vers différents compartiments cellulaires ou vers la membrane plasmique pour être sécrétées.

VI. Les mitochondries

Les mitochondries sont les principaux organites impliqués dans la production d’énergie utilisable par la cellule.

Elles sont entourées de deux membranes :

• une membrane externe ;
• une membrane interne formant des replis appelés crêtes mitochondriales.

La membrane interne porte les éléments de la chaîne respiratoire, permettant la production d’ATP, principale forme d’énergie directement utilisable par la cellule.

La matrice mitochondriale contient les enzymes du cycle de Krebs.

Les mitochondries participent également :

• à la régulation du calcium intracellulaire ;
• à certains mécanismes de mort cellulaire programmée (apoptose).

Elles possèdent leur propre ADN, appelé ADN mitochondrial.

VII. Lysosomes et peroxisomes

Les lysosomes et les peroxysomes sont de petits organites entourés d’une membrane, mais leurs fonctions sont différentes.

Lysosomes

Les lysosomes contiennent de nombreuses enzymes digestives capables de dégrader :

• des protéines ;
• des lipides ;
• des glucides ;
• des acides nucléiques.

Ils permettent ainsi la dégradation et le recyclage de constituants cellulaires ou de substances captées par la cellule.

Peroxysomes

Les peroxysomes contiennent des enzymes impliquées dans différentes réactions d’oxydation, notamment des oxydases et la catalase.

Ils participent entre autres au métabolisme de certains lipides et à la neutralisation du peroxyde d’hydrogène (H₂O₂), une molécule potentiellement toxique pour la cellule.

VIII. Cytosquelette et centrosome