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Les édifices moléculaires fondamentaux

À l'échelle moléculaire existe également une unité architecturale ; on peut en effet classer les édifices moléculaires qui constituent les organites en trois ensembles caractérisés chacun par la nature des molécules qui les composent et par l'assemblage de ces molécules entre elles. Ce sont les membranes cellulaires, les structures fibreuses du cytosquelette intracellulaire et les complexes nucléoprotéiques des chromosomes et des ribosomes.

Membranes

Les membranes cellulaires sont constituées de lipides et de protéines (fig. 6a). Les lipides membranaires ont un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe ; les plus abondants sont des phospholipides, des glycolipides et éventuellement du cholestérol. Les lipides sont disposés en bicouche, les pôles hydrophobes de chaque couche étant en vis-à-vis, les pôles hydrophiles étant en contact avec les compartiments aqueux que sépare la membrane (pour la membrane plasmique ces compartiments sont le cytosol et le milieu extracellulaire).

Les protéines membranaires sont positionnées au niveau de la bicouche lipidique de façon différente selon leurs caractères de solubilité ; les protéines hydrophiles (solubles dans l'eau) interagissent avec les pôles hydrophiles des lipides et sont situées à la périphérie de la bicouche, ces protéines sont dites périphériques ; les protéines hydrophobes (insolubles dans l'eau mais solubles dans les lipides) sont enchâssées plus ou moins profondément dans la bicouche, ces protéines sont dites intégrées.

Les membranes sont fluides car leurs lipides comme leurs protéines diffusent dans le plan membranaire ; de plus ce sont des édifices asymétriques : la proportion des différents phospholipides n'est pas la même dans chaque couche et les glycolipides sont toujours situés dans une seule des deux couches. Selon leur nature, les protéines périphériques et intégrées ont une position et une orientation bien définie par rapport à la bicouche lipidique ; quand ce sont des glycoprotéines leur partie glycosylée (celle qui porte des chaînes glucidiques) est toujours en regard du même compartiment comme le sont également les parties glycosylées des glycolipides (dans le cas de la membrane plasmique ce compartiment est le milieu extracellulaire).

Les membranes cellulaires se distinguent les unes des autres par leur proportion lipides-protéines, par celle de leurs différents lipides et par la nature de leurs protéines. Ces protéines sont responsables des propriétés fonctionnelles des membranes, propriétés qui dépendent en particulier de leur positionnement asymétrique dans la bicouche lipidique.

Cytosquelette

Les structures fibreuses du cytosquelette intracellulaire sont des polymères protéiques : polymères de protéines globulaires pour les microtubules et les filaments d'actine, polymères de protéines fibreuses pour les filaments intermédiaires (fig. 6b). Les microtubules sont constitués de 11 rangées de tubulines disposées comme les génératrices d'un cylindre, les filaments d'actine sont formés de 2 chapelets d'actine torsadés. Dans un filament intermédiaire les molécules sont disposées bout à bout en rangées qui sont décalées l'une par rapport à l'autre. Selon les types cellulaires, les filaments intermédiaires sont constitués de vimentine, de desmine, de kératine ou de protéines spécifiques des cellules nerveuses.

Chaque élément du cytosquelette est donc un polymère dont l'architecture est précise et originale. La cellule est capable de dépolymériser ses microtubules et ses filaments d'actine en dimères de tubulines ou en monomères d'actine globulaire, dimères et monomères qu'elle peut ensuite repolymériser. Les filaments intermédiaires ne peuvent être dépolymérisés ; quand ils disparaissent, c'est qu'ils sont digérés par la cellule.

Complexes nucléoprotéiques

Les complexes nucléoprotéiques sont formés par l'association d'une ou plusieurs chaînes d'ARN simple brin à des protéines, c'est le cas des ribosomes, ou par l'assemblage d'une molécule d'ADN double brin à des histones, c'est le cas des nucléofilaments chromosomiques des eucaryotes.

Un ribosome de colibacille est constitué de deux sous-unités de taille inégale : la petite et la grosse (fig. 6c). La petite sous-unité comporte une molécule d'ARNr à laquelle sont associées 21 molécules protéiques différentes. Les ribosomes des cellules eucaryotes ont égalemen [...]

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Noyau cellulaire

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Cytoplasme cellulaire

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Écrit par :

  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Pierre FAVARD, « CELLULE - L'organisation », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cellule-l-organisation/