Organes membranaires de la cellule

Organites cellulaires

Les organites (organelles) sont des microstructures indispensables à toutes les cellules, assurant certaines fonctions vitales. On distingue les organites membranaires et non membranaires. Les organites membranaires, séparés de l'hyaloplasme environnant par des membranes, comprennent le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les peroxysomes et les mitochondries.

Organites membranaires de la cellule

Tous les organites membranaires sont constitués de membranes élémentaires, dont le principe d'organisation est similaire à celui des cytolemmes. Les processus cytophysiologiques sont associés à l'adhésion, la fusion et la séparation constantes des membranes, seules des monocouches membranaires topologiquement identiques pouvant adhérer et s'unifier. Ainsi, la couche externe de la membrane de tout organite faisant face à l'hyaloplasme est identique à la couche interne du cytolemme, et la couche interne faisant face à la cavité de l'organite est similaire à la couche externe du cytolemme.

Le réticulum endoplasmique (reticulum endoplasmaticum) est une structure unique et continue formée d'un système de citernes, de tubules et de sacs aplatis. Les micrographies électroniques permettent de distinguer le réticulum endoplasmique granulaire (rugueux, granulaire) du réticulum endoplasmique non granulaire (lisse, agranulaire). La face externe du réticulum granulaire est recouverte de ribosomes, tandis que la face non granulaire en est dépourvue. Le réticulum endoplasmique granulaire synthétise (sur les ribosomes) et transporte les protéines. Le réticulum non granulaire synthétise les lipides et les glucides et participe à leur métabolisme [par exemple, les hormones stéroïdes dans le cortex surrénalien et les cellules de Leydig (souténocytes) des testicules; le glycogène dans les cellules hépatiques]. L'une des fonctions les plus importantes du réticulum endoplasmique est la synthèse des protéines et des lipides membranaires de tous les organites cellulaires.

L'appareil réticulaire interne, ou complexe de Golgi (apparatus reticularis internus), est un ensemble de sacs, de vésicules, de citernes, de tubes et de plaques délimités par une membrane biologique. Les éléments du complexe de Golgi sont reliés entre eux par d'étroits canaux. Les structures du complexe de Golgi sont le siège de la synthèse et de l'accumulation des polysaccharides, complexes protéines-glucides, et de leur excrétion par les cellules. C'est ainsi que se forment les granules sécrétoires. Le complexe de Golgi est présent dans toutes les cellules humaines, à l'exception des érythrocytes et des squames cornées de l'épiderme. Dans la plupart des cellules, le complexe de Golgi est situé autour ou à proximité du noyau, et dans les cellules exocrines, au-dessus du noyau, dans la partie apicale de la cellule. La surface interne convexe des structures du complexe de Golgi est orientée vers le réticulum endoplasmique, tandis que la surface externe, concave, est orientée vers le cytoplasme.

Les membranes de l'appareil de Golgi sont formées par le réticulum endoplasmique granulaire et transportées par des vésicules de transport. Des vésicules sécrétoires bourgeonnent constamment à l'extérieur de l'appareil de Golgi, et les membranes de ses citernes se renouvellent constamment. Les vésicules sécrétoires fournissent le matériau membranaire à la membrane cellulaire et au glycocalyx, assurant ainsi le renouvellement de la membrane plasmique.

Les lysosomes (lysosomes) sont des vésicules d'un diamètre de 0,2 à 0,5 μm, contenant environ 50 types d'enzymes hydrolytiques diverses (protéases, lipases, phospholipases, nucléases, glycosidases, phosphatases). Les enzymes lysosomales sont synthétisées sur les ribosomes du réticulum endoplasmique granulaire, d'où elles sont transférées par des vésicules de transport vers l'appareil de Golgi. Les lysosomes primaires bourgeonnent à partir des vésicules de Golgi. Un environnement acide est maintenu dans les lysosomes, son pH fluctuant de 3,5 à 5,0. Les membranes des lysosomes sont résistantes aux enzymes qu'elles contiennent et protègent le cytoplasme de leur action. Une violation de la perméabilité de la membrane lysosomale entraîne l'activation des enzymes et de graves lésions de la cellule, pouvant aller jusqu'à sa mort.

Dans les lysosomes secondaires (matures) (phagolysosomes), les biopolymères sont digérés en monomères. Ces derniers sont transportés à travers la membrane lysosomale jusqu'à l'hyaloplasme cellulaire. Les substances non digérées restent dans le lysosome, ce qui le transforme en un corps résiduel à haute densité électronique.

Les peroxysomes (peroxysomes) sont des vésicules d'un diamètre de 0,3 à 1,5 µm. Ils contiennent des enzymes oxydatives qui détruisent le peroxyde d'hydrogène. Les peroxysomes participent à la dégradation des acides aminés, au métabolisme des lipides, dont le cholestérol et les purines, et à la détoxification de nombreuses substances toxiques. On pense que les membranes des peroxysomes se forment par bourgeonnement à partir du réticulum endoplasmique non granulaire, et que les enzymes sont synthétisées par les polyribosomes.

Les mitochondries (mitochondries), véritables « centrales énergétiques » de la cellule, participent aux processus de respiration cellulaire et à la conversion de l'énergie en formes utilisables par la cellule. Leurs principales fonctions sont l'oxydation des substances organiques et la synthèse d'adénosine triphosphate (ATP). Les mitochondries sont des structures rondes, allongées ou en forme de bâtonnet, de 0,5 à 1,0 μm de long et de 0,2 à 1,0 μm de large. Leur nombre, leur taille et leur localisation dépendent de la fonction de la cellule et de ses besoins énergétiques. Les cardiomyocytes, fibres musculaires du diaphragme, contiennent de nombreuses mitochondries de grande taille. Elles sont regroupées entre les myofibrilles, entourées de granules de glycogène et d'éléments du réticulum endoplasmique non granulaire. Les mitochondries sont des organites à double membrane (d'environ 7 nm d'épaisseur chacune). Entre les membranes mitochondriales externe et interne se trouve un espace intermembranaire de 10 à 20 nm de large. La membrane interne forme de nombreux replis, ou crêtes. Généralement, ces crêtes sont orientées dans le sens longitudinal de la mitochondrie et n'atteignent pas le côté opposé de la membrane mitochondriale. Grâce à ces crêtes, la surface de la membrane interne augmente considérablement. Ainsi, la surface des crêtes d'une mitochondrie d'hépatocyte est d'environ 16 μm. À l'intérieur de la mitochondrie, entre les crêtes, se trouve une matrice fine dans laquelle sont visibles des granules d'environ 15 nm de diamètre (ribosomes mitochondriaux) et de fins filaments représentant des molécules d'acide désoxyribonucléique (ADN).

La synthèse d'ATP dans les mitochondries est précédée d'étapes initiales se déroulant dans l'hyaloplasme. Dans celui-ci (en l'absence d'oxygène), les sucres sont oxydés en pyruvate (acide pyruvique). Parallèlement, une petite quantité d'ATP est synthétisée. La synthèse principale d'ATP a lieu sur les membranes des crêtes mitochondriales, avec la participation de l'oxygène (oxydation aérobie) et des enzymes présentes dans la matrice. Au cours de cette oxydation, de l'énergie est générée pour les fonctions cellulaires, et du dioxyde de carbone (CO₂ ₎ et de l'eau (H₂O ₎ sont libérés. Dans les mitochondries, des molécules d'information, de transport et des acides nucléiques ribosomiques (ARN) sont synthétisés sur leurs propres molécules d'ADN.

La matrice mitochondriale contient également des ribosomes pouvant atteindre 15 nm. Cependant, les acides nucléiques et les ribosomes mitochondriaux diffèrent des structures similaires de cette cellule. Ainsi, les mitochondries possèdent leur propre système nécessaire à la synthèse des protéines et à l'autoreproduction. L'augmentation du nombre de mitochondries dans une cellule se produit par sa division en parties plus petites qui grandissent, grossissent et sont capables de se diviser à nouveau.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]