ORGANITES CELLULAIRES DANS LES CELLULES ANIMALES ET VÉGÉTALES: CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les organites cellulaires sont les structures qui composent les cellules - en tant que «petits corps» - elles remplissent des fonctions métaboliques, synthétiques, structurelles de production et de consommation d'énergie.

Ces structures sont contenues dans le cytoplasme cellulaire et en général, toutes les cellules eucaryotes sont composées d'un ensemble basique d'organites intracellulaires. Ceux-ci peuvent être différenciés entre membraneux (ils ont une membrane plasmique) et non membraneux (ils n'ont pas de membrane plasmique).

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Chaque organite possède un ensemble unique de protéines qui se trouvent généralement sur la membrane ou à l'intérieur de l'organite.

Il existe des organites responsables de la distribution et du transport des protéines (lysosomes), d'autres assurent des fonctions métaboliques et bioénergétiques (chloroplastes, mitochondries et peroxisomes), de la structure et du mouvement des cellules (filaments et microtubules), et il y a ceux qui font partie de la surface. cellule (membrane plasmique et paroi cellulaire).

Les cellules procaryotes manquent d'organites membraneuses, tandis que dans les cellules eucaryotes, nous pouvons trouver les deux types d'organites. Ces structures peuvent également être classées selon leur fonction dans la cellule.

Organelles: membraneuses et non membraneuses

Organites membranaires

Ces organites ont une membrane plasmique qui permet de séparer l'environnement interne du cytoplasme cellulaire. La membrane a des formes vésiculaires et tubulaires et peut être plissée comme dans le réticulum endoplasmique lisse ou repliée dans l'organite comme dans les mitochondries.

Cette organisation de la membrane plasmique dans les organites leur permet d'augmenter leur surface et de former également des sous-compartiments intracellulaires où sont stockées ou sécrétées diverses substances telles que des protéines.

Parmi les organites membranaires, nous trouvons ce qui suit:

-Membrane cellulaire, qui délimite la cellule et les autres organites cellulaires.

-Réticulum endoplasmique rugueux (RER), lieu de synthèse protéique et de modification des protéines nouvellement synthétisées.

-Réticulum endoplasmique lisse (REL), où les lipides et les stéroïdes sont synthétisés.

-Appareil Golgi, modifie et conditionne les protéines et les lipides pour le transport.

-Endosomes, participent à l'endocytose et classent et redirigent également les protéines vers leurs destinations finales.

-Les lysosomes, contiennent des enzymes digestives et participent à la phagocytose.

-Transporter les vésicules, traduire le matériel et participer à l'endocytose et à l'exocytose.

-Mitochondries et chloroplastes, produisent de l'ATP fournissant de l'énergie à la cellule.

-Peroxisomes, impliqués dans la production et la dégradation de H ₂ O ₂ et des acides gras.

Organites non membraneux

Ces organites n'ont pas de membrane plasmique qui les définit, et en eux les protéines exclusives s'auto-assemblent généralement en polymères qui font partie des éléments structuraux du cytosquelette.

Parmi les organites cytoplasmiques non membranaires, on trouve:

-Microtubules, qui constituent le cytosquelette avec les microfilaments d'actine et les filaments intermédiaires.

-Les filaments font partie du cytosquelette et sont classés en microfilaments et filaments intermédiaires.

-Centrioli, structures cylindriques dont dérivent les corps basaux des cils.

-Ribosomes, sont impliqués dans la synthèse des protéines et sont composés d'ARN ribosomal (ARNr).

Organelles dans les cellules animales

Cellule animale (Source: Animal_cell_structure_en.svg: travail dérivé de LadyofHats (Mariana Ruiz): discussion sur Mel 23 via Wikimedia Commons)

Les animaux effectuent des activités quotidiennes de protection, d'alimentation, de digestion, de mouvement, de reproduction et même de mort. Bon nombre de ces activités sont également menées au sein des cellules qui composent ces organismes et sont réalisées par les organites cellulaires qui composent la cellule.

En général, toutes les cellules d'un organisme ont la même organisation et utilisent des mécanismes similaires pour mener à bien toutes leurs activités. Cependant, certaines cellules peuvent tellement se spécialiser dans une ou plusieurs fonctions qu'elles diffèrent des autres en ayant un plus grand nombre ou une plus grande taille de certaines structures ou régions cellulaires.

Deux régions ou compartiments principaux peuvent être différenciés au sein des cellules: le noyau, qui est l'organite le plus important des cellules eucaryotes, et le cytoplasme qui contient les autres organites et certaines inclusions dans la matrice cytoplasmique (comme les solutés et les molécules organiques).

Coeur

Le noyau est le plus grand organite de la cellule et représente la caractéristique la plus remarquable des cellules eucaryotes, étant ce qui les différencie des cellules procaryotes. Il est bien délimité par deux membranes nucléaires ou enveloppes qui ont des pores. Dans le noyau se trouve l'ADN sous forme de chromatine (condensée et laxiste) et le nucléole.

Les membranes nucléaires permettent d'isoler l'intérieur du noyau du cytoplasme cellulaire, en plus de servir de structure et de support dudit organite. Cette enveloppe est composée d'une membrane extérieure et d'une membrane intérieure. La fonction de l'enveloppe nucléaire est d'empêcher le passage de molécules entre l'intérieur nucléaire et le cytoplasme.

Les complexes de pores dans les membranes nucléaires permettent le passage sélectif des protéines et des ARN, maintenant la composition interne du noyau stable et remplissant également des rôles clés dans la régulation de l'expression des gènes.

Le génome cellulaire est contenu dans ces organites, c'est pourquoi il sert d'entrepôt pour l'information génétique de la cellule. La transcription et le traitement de l'ARN et la réplication de l'ADN se produisent dans le noyau, et seule la traduction se produit en dehors de cet organite.

Membrane plasmatique

Membrane plastique

La membrane plasmique ou cellulaire est une structure composée de deux couches de lipides amphipathiques, avec une partie hydrophobe et une partie hydrophile (bicouche lipidique) et quelques protéines (membrane intégrale et périphérique). Cette structure est dynamique et participe à divers processus physiologiques et biochimiques dans les cellules.

La membrane plasmique est chargée de maintenir l'intérieur de la cellule isolé du milieu environnant. Il contrôle le passage de toutes les substances et molécules qui entrent et sortent de la cellule par divers mécanismes tels que la diffusion simple (en faveur d'un gradient de concentration), et le transport actif, où les protéines de transport sont nécessaires.

Réticulum endoplasmique rugueux

Le réticulum endoplasmique est constitué d'un réseau de tubules et de sacs (citernes) qui sont entourés d'une membrane qui s'étend du noyau (membrane nucléaire externe). C'est également l'un des plus gros organites cellulaires.

Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) a un grand nombre de ribosomes sur sa surface externe et contient également des vésicules qui s'étendent jusqu'à l'appareil de Golgi. Il fait partie du système de synthèse des protéines de la cellule. Les protéines synthétisées passent dans les réservoirs RER où elles sont transformées, accumulées et transportées.

Les cellules sécrétoires et les cellules avec une grande quantité de membrane plasmique, comme les neurones, ont un réticulum endoplasmique rugueux bien développé. Les ribosomes qui composent le RER sont responsables de la synthèse des protéines sécrétoires et des protéines qui composent d'autres structures cellulaires telles que les lysosomes, l'appareil de Golgi et les membranes.

Réticulum endoplasmique lisse

Le réticulum endoplasmique lisse (REL) est impliqué dans la synthèse des lipides et est dépourvu de ribosomes associés à la membrane. Il est constitué de courts tubules tendant à avoir une structure tubulaire. Il peut être séparé du RER ou en être une extension.

Les cellules associées à la synthèse des lipides et à la sécrétion de stéroïdes ont des REL très développés. Cet organite est également impliqué dans les processus de détoxification et de conjugaison de substances nocives, étant très développé dans les cellules hépatiques.

Ils ont des enzymes qui modifient les composés hydrophobes tels que les pesticides et les cancérogènes, les transformant en produits hydrosolubles qui se dégradent facilement.

Appareil de Golgi

Dans l'appareil de Golgi, les protéines synthétisées et modifiées dans le réticulum endoplasmique sont reçues. Dans cet organite, ces protéines peuvent subir d'autres modifications pour être finalement transportées vers les lysosomes, les membranes plasmiques ou destinées à la sécrétion. Les glycoprotéines et la sphingomyéline sont synthétisées dans l'appareil de Golgi.

Cet organite est constitué de certaines espèces de sacs entourés de membranes appelées citernes, et ils présentent des vésicules associées. Les cellules qui sécrètent des protéines par exocytose et celles qui synthétisent les membranes et les protéines associées à la membrane ont un appareil de Golgi hautement actif.

La structure et la fonction de l'appareil de Golgi présentent la polarité. La partie la plus proche du RER est appelée réseau cis-Golgi (CGN) et a une forme convexe. Les protéines du réticulum endoplasmique pénètrent dans cette région pour être transportées dans l'organite.

La pile de Golgi constitue la région médiane de l'organite et est l'endroit où les activités métaboliques de cette structure ont lieu. La région de maturation du complexe de Golgi est connue sous le nom de réseau trans-Golgi (TGN), elle a une forme concave et est le point d'organisation et de distribution des protéines vers leurs destinations finales.

Les lysosomes

Partie d'une cellule, y compris le lysosome

Les lysosomes sont des organites qui contiennent des enzymes capables de dégrader les protéines, les acides nucléiques, les glucides et les lipides. Ils sont essentiellement le système digestif des cellules, dégradant les polymères biologiques capturés à l'extérieur de la cellule et les produits propres des cellules (autophagie).

Bien qu'ils puissent se présenter sous différentes formes et tailles, selon le produit capturé pour la digestion, ces organites sont généralement des vacuoles sphériques denses.

Les particules capturées par l'endocytose sont transportées vers les endosomes, qui deviennent plus tard des lysosomes par agrégation d'hydrolases acides de l'appareil de Golgi. Ces hydrolases sont responsables de la dégradation des protéines, des acides nucléiques, des polysaccharides et des lipides.

Peroxisomes

Représentation graphique d'un peroxysome.

Source: Rock 'n Roll

Les peroxisomes sont de petits organites (microbodies) avec une simple membrane plasmique, qui contiennent des enzymes oxydantes (peroxydases). La réaction d'oxydation effectuée par ces enzymes produit du peroxyde d'hydrogène (H ₂ O ₂).

Dans ces organites, la catalase est responsable de la régulation et de la digestion de H ₂ O _{2 en} contrôlant sa concentration cellulaire. Les cellules hépatiques et rénales contiennent des quantités importantes de peroxysomes, qui sont les principaux centres de désintoxication du corps.

Le nombre de peroxisomes contenus dans une cellule est régulé en réponse au régime alimentaire, à la consommation de certains médicaments et en réponse à divers stimuli hormonaux.

Mitochondries

Mitochondries. Tiré et édité de: LadyofHats.

Les cellules qui consomment et génèrent des quantités importantes d'énergie (telles que les cellules musculaires striées) ont des quantités abondantes de mitochondries. Ces organites jouent un rôle essentiel dans la production d'énergie métabolique dans les cellules.

Ils sont responsables de la production d'énergie sous forme d'ATP à partir de la dégradation des glucides et des acides gras, à travers le processus de phosphorylation oxydative. Ils peuvent également être décrits comme des générateurs d'énergie mobiles capables de se déplacer autour de la cellule, fournissant l'énergie nécessaire.

Les mitochondries sont caractérisées en ce qu'elles contiennent leur propre ADN et peuvent coder pour l'ARNt, l'ARNr et certaines protéines mitochondriales. La plupart des protéines mitochondriales sont traduites sur les ribosomes et transportées vers les mitochondries par l'action de signaux spécifiques.

L'assemblage des mitochondries implique des protéines codées par leur propre génome, d'autres protéines codées dans le génome nucléaire et des protéines importées du cytosol. Le nombre de ces organites augmente par division pendant l'interphase, bien que ces divisions ne soient pas synchronisées avec le cycle cellulaire.

Ribosomes

Les ribosomes sont de petits organites qui participent à la synthèse des protéines. Celles-ci sont constituées de deux sous-unités superposées l'une sur l'autre, contenant des protéines et de l'ARN. Ils jouent un rôle important dans la construction des chaînes polypeptidiques lors de la traduction.

Les ribosomes peuvent être trouvés libres dans le cytoplasme ou associés au réticulum endoplasmique. En participant activement à la synthèse des protéines, ils sont liés par l'ARNm dans des chaînes de jusqu'à cinq ribosomes appelés polyribosomes. Les cellules spécialisées dans la synthèse des protéines possèdent de grandes quantités de ces organites.

Organelles dans les cellules végétales

Morphoanatomie d'une cellule végétale (Source: Ævar Arnfjörð Bjarmason / galerie via Wikimedia Commons)

La plupart des organites précédemment décrits (noyau, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, ribosomes, membrane plasmique et peroxisomes) font partie des cellules végétales, où ils remplissent essentiellement les mêmes fonctions que dans les cellules animales.

Les principaux organites des cellules végétales qui les différencient des autres organismes sont les plastes, les vacuoles et la paroi cellulaire. Ces organites sont entourés d'une membrane cytoplasmique.

Membrane cellulaire

La paroi cellulaire est un réseau de glucoprotéines existant dans pratiquement toutes les cellules végétales. Il joue un rôle important dans l'échange cellulaire de substances et de molécules et dans la circulation de l'eau à différentes distances.

Cette structure est composée de cellulose, d'hémicelluloses, de pectines, de lignine, de subérine, de polymères phénoliques, d'ions, d'eau et de diverses protéines structurales et enzymatiques. Cet organite provient de la cytokinèse par l'insertion de la plaque cellulaire, qui est une cloison formée par la fusion de vésicules de Golgi au centre de la figure mitotique.

Des polysaccharides complexes de la paroi cellulaire sont synthétisés dans l'appareil de Golgi. La paroi cellulaire, également connue sous le nom de matrice extracellulaire (ECM), non seulement fournit de la ténacité et des formes définies à la cellule, mais participe également à des processus tels que la croissance cellulaire, la différenciation et la morphogenèse et les réponses aux stimuli environnementaux.

Vacuoles

Les vacuoles sont l'un des plus gros organites présents dans les cellules végétales. Ils sont entourés d'une simple membrane et ont la forme de sacs, stockant de l'eau et des substances de réserve telles que les amidons et les graisses ou les déchets et les sels. Ils sont composés d'enzymes hydrolytiques.

Ils interviennent dans les processus d'exocytose et d'endocytose. Les protéines transportées de l'appareil de Golgi pénètrent dans les vacuoles, qui assument la fonction de lysosomes. Ils participent également au maintien de la pression de turgescence et de l'équilibre osmotique.

Plastes

Les plastes sont des organites entourés d'une double membrane. Ils sont classés en chloroplastes, amyloplastes, chromoplastes, oléinoplastes, protéinoplastes, proplastes et étioplastes.

Ces organites sont semi-autonomes, car ils contiennent leur propre génome connu sous le nom de nucléoïde dans la matrice organite ou stroma, ainsi qu'un mécanisme de réplication, de transcription et de traduction.

Les plastes remplissent diverses fonctions dans les cellules végétales, telles que la synthèse de substances et le stockage des nutriments et des pigments.

Types de plastes

Les chloroplastes sont considérés comme les plastes les plus importants. Ils sont parmi les plus grands organites des cellules et se trouvent dans diverses régions de celui-ci. Ils sont présents dans les feuilles et les tissus verts, contenant de la chlorophylle. Ils interviennent dans la capture de l'énergie solaire et la fixation du carbone atmosphérique dans le processus de photosynthèse.

-Les amyloplastes se trouvent dans les tissus de réserve. Ils manquent de chlorophylle et sont pleins d'amidon, servant de réserve pour ceux-ci et participent également à la perception gravitropique dans la coiffe racinaire.

-Les chromoplastes stockent des pigments appelés carotènes, associés aux colorations orange et jaune des feuilles d'automne, des fleurs et des fruits.

-Les oléinoplastes stockent les huiles tandis que les protéinoplastes stockent les protéines.

-Les proplastidies sont de petits plastes trouvés dans les cellules méristématiques des racines et des tiges. Leur fonction n'est pas très claire, bien qu'on pense qu'ils sont des précurseurs des autres plastes. La reformation des proplastides est associée à la re-différenciation de certains plastes matures.

-Les étioplastes se trouvent dans les cotylédons de plantes cultivées dans l'obscurité. Lorsqu'ils sont exposés à la lumière, ils se différencient rapidement en chloroplastes.

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