Biologie cellulaire et moléculaire
Vue d'ensemble

• Elle synthétise l'ensemble ou presque de ses constituants en utilisant les éléments du milieu extracellulaire.
• Elle croît.
• Elle se multiplie (Biologie cellulaire : Marc Maillet).

La biologie cellulaire est une discipline scientifique qui étudie les cellules, du point du vue structural et fonctionnel.

• Elle s'intéresse à l'équilibre dynamique et auto-régulé des fonctions cellulaires et étudie aussi bien les structures cellulaires que leur fonctionnement biochimique.
• Les avancées spectaculaire de la biologie moléculaire font que les termes biologie cellulaire et moléculaire sont maintenant confondues.

Les cellules, limitées par une membrane plasmique, contiennent des organites.

Cellules procaryotes
et eucaryotes

La cellule, à l'exception des hématies et des cellules nerveuses, suit un cycle cellulaire :

• l'interphase correspond à son activité fonctionnelle (mais aussi à la préparation de sa multiplication),
• la mitose est sa phase de multiplication (ou la méiose pour les gamètes, spermatozoïdes et ovules).

Lors de cette interphase, le matériel génétique (ADN : Acide DésoryriboNucléique) contenu dans les chromosomes peut être :

1. enfermé dans un noyau (cellules eucaryotes - Eukaryota -) qui peuvent contenir :

• qu'une cellule (protozoaires ou protistes),
• ou plusieurs cellules (auparavant métazoaires), groupés en tissus à différentes fonctions (épithéliaux, nerveux, musculaires…) ;

Attention, avec l'évolution de la cladistique, les métazoaires sont maintenant synonymes d'Animalia. Les eucaryotes comprennent aussi les plantes ou aux Fungi ou mycota - champignons -. On peut y ajouter les chromistes.

2. libre dans le cytoplasme (cellules procaryote - Prokaryota -) et correspond à un seul chromosome appelé nucléoïde.

Ces procaryotes comprennent les deux autres grands clades du monde vivants : Eubacteria - bactérie vraies " et Archaea - archébactéries - (morphologie et ultrastructure des bactéries).

Les virus sont des organismes spéciaux : leur appareil génétique (ADN ou ARN) ne se réplique que lors d'infection, sinon leur manifestation " vitale " est nulle : ils ne sont pas considérés comme des êtres vivants.

Structure générale d'une cellule de métazoaire

Nous ne pouvons pas étudier toute la biologie cellulaire, mais nous développerons que certains de ses aspects qui s’étofferont au fur et à mesure de l'avancée du site.

En particulier, nous n'aborderons que la structure cellulaire des Animalia.

Ces cellules, limitées par une membrane plasmique, contiennent :

1. un noyau qui comprend :

• le nucléoplasme,
• un ou plusieurs nucléoles,
• de la chromatine,

• 

  une enveloppe nucléaire à deux membranes, séparée par un espace et trouée de pores ;

2. un cytoplasme caractérisé par :

• le hyaloplasme composé par :
  • un cytosol, solution aqueuse transparente, sans structure (dernier surnageant après ultracentrifugation différentielle),
  • un cytosquelette composé de microfilaments d'actine, de filaments intermédiaires et de microtubules,
  • des enclaves (glycogène et des inclusions (lipides) :
• le morphoplasme qui est l'ensemble des organites cellulaires (organelle en anglais).
  • le réticulum endoplasmique (RE) lisse et rugueux ou granulaire - lorsque des ribosomes (synthèse des protéines) sont accrochés à sa membrane -, centre de biosynthèses cellulaires protéiques et lipidiques (synthèse et stockage des protéines, activités enzymatiques spécifiques, synthèse et migration des phospholipides) ;
  • l’appareil de Golgi (ensembles des dictyosomes : saccules empilés, vésicules fixées ou non sur sa membrane), dont le rôle est multiple : modifications post-traductionnelles des protéines (N- et 0-glycosylation, sulfatation, phosphorylation), " vésiculation ", maturation, ciblage de la destination finale des protéines, synthèse (glycolipides, protéoglycanes) ;
  • les mitochondries à deux membranes (source d'ATP, énergie cellulaire),
  • les lysosomes à contenu acide pour la digestion cellulaire,
  • les endosomes, délimités par une membrane, dans lesquels les vésicules d'endocytose fusionnent pour relarguer leur contenu ;
  • les peroxysomes à rôles multiples (catabolisme de longues chaînes et détoxification cellulaires).

Le système endomembranaire se compose des différentes membranes en suspension dans le cytoplasme d'une cellule eucaryote.

• Ces membranes divisent la cellule en compartiments fonctionnels et structurels qu'on a décrit comme les organites plus haut, mais aussi les membranes plasmique et nucléaire.
• Ce système est essentiel pour les échanges dans les cellules, la plupart du temps par transport vésiculaire.