Comparaison cellule eucaryote-cellule eu ?? Prsence possible et frquente d’inclusions (rserves) ... flux au travers de la membrane plasmique , y ... cellulaires : E. coli , cellule vgtale, ...

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    26-Feb-2018

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  • EPLEFPA Dijon Quetigny Plombires-ls-Dijon

    Site de Quetigny (21) LEGTA Olivier de Serres Classe prparatoire ATS (Adaptation Technicien Suprieur) Biologie

    Prparation des Concours agronomiques et vtrinaires (voie C)

    ENSEIGNEMENT DE BIOLOGIE Entranement aux crits Proposition de plan dtaill

    [Partie A : sous-partie A1]

    Chapitre 3

    Comparaison cellule eucaryote-cellule eubactrienne Introduction

    Cellule : unit de base des tres vivants limite par une membrane et comprenant une information gntique ; existence de fonctions de relation, nutrition et reproduction lchelle cellulaire.

    Organismes uni- ou pluricellulaires. Cellule eucaryote : IG (ADN) enferme dans un noyau. Cellule procaryote : IG (ADN) libre dans le cytoplasme (dans une zone appele nuclode) |

    Existence dArches et dEubactries (cas tudi). Comment deux cellules dorganisation diffrente peuvent-elles raliser les activits qui

    leur permettent de fonctionner et de se reproduire ? Annonce du plan.

    I. Des units fondamentales dtres vivants limites par une membrane et plus ou moins

    compartimentes

    A. Des cellules de taille variable Eubactrie en moyenne 1 m, cellule animale en moyenne 10 m, cellule vgtale en

    moyenne 50-100 m.

    B. Un cytoplasme limit par une membrane Existence dune membrane plasmique de composition semblable ( prciser) Dans le cytosol : prsence de ribosomes (traduction) dans les deux cas Prsence possible et frquente dinclusions (rserves) cytosoliques

    C. Un rseau endomembranaire chez les eucaryotes, rarement chez les Eubactries Compartimentation eucaryote : existence dendomembranes et ainsi dorganites spcialiss

    fonctionnellement ; existence de flux transmembranaires et de flux vsiculaires Chez les Eubactries : compartimentation rare, flux au travers de la membrane plasmique, y

    compris parfois flux de protons dans le cadre du mtabolisme nergtique (production dATP) o Nuance 1 : Gram avec un priplasme qui fait office de compartiment o Nuance 2 : prsence en outre de thylakodes dans les Cyanobactries

    (fonction photosynthtique, mais pas seulement) o Nuance 3 : question (non tranche) des fameux msosomes

    D. Un cytosquelette important chez les cellules eucaryotes mais absent des cellules

    eubactriennes ? Cytosquelette trs prsent chez les Eucaryotes, rle squelettique dans les cellules animales,

    organisation des cellules vgtales, autorisent la mobilit de structures cellulaires et des compartiments, interviennent dans les divisions cellulaires

    Signaler lexistence de protines dont on a montr la fonction cytosquelettique chez les Eubactrie, mme si peu dauteurs de manuels classiques lont intgr

    Flagelle : comparer (complexe protique vs. Expansion cytoplasmique avec axonme)

    Conclusion partielle et transition Malgr des diffrences dorganisation, les deux types cellulaires prsentent une structure

    semblable (membrane, matrice , parfois compartimentation mme rudimentaire) qui laisse penser quen tant qutres vivants, ces deux organismes prsentent des similitudes de

    fonctionnement et peuvent interagir avec leur environnement : comment les cellules ralisent-elles leur mtabolisme et sont-elles en interaction avec leur environnement ?

    II. Des cellules animes dun mtabolisme et qui interagissent avec leur environnement

    A. Des systmes thermodynamiques ouverts o de nombreuses ractions sont catalyses par des

    enzymes (mtabolisme) : existence de flux de matire et dnergie Existence dchanges de matire et dnergie avec lenvironnement (notamment lments

    nutritifs vs. Dchets) = nutrition ; transformations catalyses par des enzymes : catabolisme produisant de lnergie + anabolisme permettant la synthse de molcules

    B. Des mtabolismes htro- ou autotrophes possibles chez les deux types cellulaires Htrotrophie chez E. coli, cellules animales, cellules vgtales des organes puits Autotrophie chez Cyanobactries, cellules vgtales chlorophylliennes Dans tous les cas : prlvement de matire et dnergie dans lenvironnement ; rejet de

    dchets Pour illustrer ce : comparer par exemple la production dATP par respiration chez 3 types

    cellulaires : E. coli, cellule vgtale, cellule animale

    C. Des organismes souvent doubls dune matrice extracellulaire Matrice : gel hydrat de composition polysaccharidique et souvent protique situ autour

    des cellules de nombreux tissus (notion discutable pour les Eubactries : pas vraiment de tissus)

    Organisation et composition comparer ; noter lexistence dun gel hydrat (rsistant la compression), de molcules de rsistance la tension

    D. La capacit de former des colonies ou des organismes pluricellulaires Pluricellularit chez les eucaryotes : cellules attaches (jonctions intercellulaires animales) ou

    lies par leur matrice ; continuit des cytoplasmes possible (jonctions gap / plasmodesmes > symplasme), des matrices (paroi vgtale > apoplasme)

    Communications intercellulaires (> participe au flux dinformation dans la cellule) Pluricellularit rudimentaire chez les Cyanobactries : colonies au sein dun mucilage,

    parfois continuit paritale, membranaire et cytoplasmique (Nostoc, Anabaena) avec diffrenciation de types cellulaires (exemple : htrocystes fixateurs de diazote chez certaines Cyanos).

    E. Des symbioses possibles entre les deux types cellulaires Lichen : symbiose entre Cyanobactries (ou algues eucaryotes) cellules fongiques Nodosit : symbiose entre Rhizobium (bactrie fixatrice de diazote) et racines Existence dune coopration trophique entre les entits

    Conclusion partielle et transition Les deux types cellulaires entretiennent des fonctions de nutrition, peuvent tre htro- ou

    autotrophes et sont souvent associs une matrice qui peut ventuellement autoriser la pluricellularit. Ces caractristiques structurales et fonctionnelles sont sous le contrle de linformation gntique : comment les cellules encodent-elles, expriment-elles et transmettent-elles leur information gntique ?

    III. Des cellules avec une information gntique qui sexprime et se transmet

    A. Une information code par lADN au sein des gnomes Structure de lADN et codage de lIG Eucaryotes : chromosomes dans noyau, souvent en double exemplaire (diplodie), prsence

    dhistones, gnome non codant important, gnes morcels Eubactries : chromosome bactrien libre, gnes en oprons, peu dADN non codant, pas

    dhistones Taille des gnomes (ex. Homme 30 000 gnes, E. coli 2000) Existence de portions accessoires de gnome :

    o Eucaryotes : gnome (de type eubactrien) des organites semi-autonomes (origine endosymbiotique ! >> mlange des deux types de gnomes)

    o Eubactries : plasmides et autres facteurs proches

  • B. Une information qui sexprime de manire contrle Processus communs : synthse dun ARNm par une ARNpol (enzymes un peu diffrentes),

    intervention dARNt et de ribosomes (ARNr un peu diffrents) dans la traduction Chez les Eucaryotes : dissociation gographique de la transcription et de la traduction +

    maturation des ARN m (excision, pissage, coiffe) Chez les Eubactries : transcription et traduction se suivant quasi-immdiatement dans le

    cytosol, pas de maturation Existence de mcanismes de contrle de lexpression gntiques : squences rgulatrices

    des Eucaryotes, fonctionnement des oprons chez Eubactries

    C. Une information qui se transmet de manire fidle par rplication et division cellulaire Rplication : mcanismes Division cellulaire eucaryote : mitose avec intervention du cytosquelette Division cellulaire eubactrienne : scissiparit

    D. Une information qui autorise des modifications et des changes Existence de mutations dans les deux cas et de mcanismes de rparation ; certaines

    mutations sont conserves et, parmi elles, il en est qui permettent un gain de fonction (> adaptation possible au milieu, volution) alors que dautres sont neutres ou encore nfastes

    changes gntiques et recombinaisons permis par la reproduction chez les Eucaryotes (miose, fcondation)

    changes gntiques et recombinaisons permis par conjugaison, transduction chez les Eubactries ( parasexualit )

    Conclusion partielle Les deux types cellulaires ont pour support de linformation gntique lADN, lexpriment par

    transcription et traduction avec des mcanismes en commun qui autorisent un contrle, et transmettent cette information gntique au moyen de la rplication et de la division cellulaire, une variabilit tant rendue possible, notamment par des mcanismes dchanges gntiques.

    Conclusion gnrale Lorganisation des cellules et la possession (dans les deux cas) dune membrane limitante

    ainsi que dune information gntique en font des structures vivantes capables dchanges de matire et dnergie avec leur environnement, sous contrle dune information gntique qui sexprime et se transmet aux gnrations cellulaires. Les deux types cellulaires peuvent prsenter des mtabolismes varis qui impliquent nanmoins toujours des enzymes.

    ct des cellules vivantes, il existe des virus, structures biologiques acellulaires qui parasitent le systme dexpression des cellules : ils sont caractriss par une information gntique (ADN ou ARN) mais lincapacit de lexprimer ou de produire une activit mtabolique sans infester une cellule. Il sagit l dun mode de vie tout fait original qui place ces structures une frontire floue entre vivant et non-vivant.

    TABLEAU I. Comparaison cellule procaryote-cellule eucaryote. Daprs PEYCRU et al. (2013).

    Rfrence PEYCRU, P., D. GRANDPERRIN, C. PERRIER (dir.), B. AUGRE, T. DARRIBRE, J.-M. DUPIN, C. ESCUYER J.-F.

    FOGELGESANG, & C. VAN DER REST (2013). Biologie tout-en-un BCPST 1re anne. Dunod, Paris, 3e dition (1e dition 2006).

    Tanguy JEAN. Les textes et les figures originales sont la proprit de lauteur. Les figures extraites dautres sources restent videmment la proprit des auteurs ou diteurs originaux. Document produit en septembre 2015 Dernire actualisation : aot 2017. Contact : Tanguy.Jean4@gmail.com Adresse de tlchargement : http://tanguyjean.businesscatalyst.com/

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