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SV-A L'organisme vivant en lien avec son environnement (BCPST 1 et 2) |
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SV-B Interactions entre les organismes et leur milieu de vie (BCPST 1 et 2) |
SV-C La cellule dans son environnement (BCPST 1)  IntroSV-C La cellule dans son environnement (BCPST 1)
La cellule est l'unité structurale et fonctionnelle du vivant. L'objectif est de présenter les grands traits de l'organisation d'une cellule (membranes, compartiments cellulaires, cytosquelette) et de la matrice extracellulaire qui l'entoure, en envisageant leurs aspects dynamiques afin de faire émerger les grandes lignes de leur fonctionnement.
L'organisation fonctionnelle des cellules est abordée avec un nombre limité d'exemples, préférentiellement l'entérocyte de Mammifères, la cellule du parenchyme palissadique d'une Angiosperme et une bactérie Gram - (E. coli, Rhizobium sp.). L'objectif n'est pas de réaliser une monographie à partir de chaque exemple proposé mais de les utiliser comme support pour illustrer le concept de cellule tout en montrant une diversité d'organisation et de fonctionnement, sans toutefois chercher l'exhaustivité des particularités de chaque type cellulaire.
Cette vision d'ensemble est complétée par les autres parties concernant le métabolisme énergétique (SV-E) et la génomique structurale et fonctionnelle (SV-F). Ces trois parties s'appuient sur les fondamentaux abordés dans la partie sur les biomolécules (SV-D). In fine, cet ensemble offre une vision intégrée de l'organisation fonctionnelle de la cellule dans son « milieu », qu'il s'agisse d'un organisme unicellulaire ou pluricellulaire.
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SV-C-1 Les cellules au sein d'un organisme |
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SV-C-2 Organisation fonctionnelle de la cellule |
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La cellule eucaryote est compartimentée, ce qui entraîne une régionalisation des fonctions et une coopération des compartiments dans le fonctionnement cellulaire.
Le support de l'information génétique est présent dans plusieurs compartiments cellulaires.
La cellule bactérienne contient un chromosome unique circulaire et éventuellement des plasmides. Elle est délimitée par une ou deux membranes et une paroi de peptidoglycanes. Son cytoplasme est souvent peu compartimenté.
Précisions et limites
Les colorations usuelles réalisées en BCPST sont : coloration de Gram, carmino-vert de mirande, rouge neutre, bleu coton lactique, vert de méthyle, pyronine, lugol. Le principe de la coloration est connu mais le protocole n'est pas à mémoriser. Pour les peptidoglycanes, le détail des monomères est hors programme.
Les cellules possèdent un squelette interne dynamique : le cytosquelette.
Chez les cellules eucaryotes, il est constitué de trois catégories de structures protéiques fibrillaires : les microfilaments d'actine, les microtubules de tubuline et les filaments intermédiaires.
Le cytosquelette des bactéries présente des protéines homologues à celui des cellules eucaryotes.
Précisions et limites
Seul le cytosquelette d'une cellule eucaryote est présenté avec le détail des structures moléculaires.
Les cellules sont traversées par des flux de matière, d'énergie et d'information.
Chez les Eucaryotes, une partie de ces flux transite par la membrane plasmique ou les systèmes endomembranaires. Ceci met en évidence la coopération fonctionnelle entre les compartiments.
Précisions et limites
On mentionne les différents flux, les modalités précises sont développées dans la partie SV-C-3.
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- Discuter des intérêts et contraintes de la compartimentation dans le fonctionnement cellulaire.
- Illustrer la diversité structurale et fonctionnelle des compartiments sur l'exemple de l'entérocyte et de la cellule du parenchyme palissadique.
- Évaluer les dimensions d'une structure observée à partir de la connaissance de l'ordre de grandeur de quelques objets biologiques courants (membranes, organites...).
- À l'aide de différentes techniques microscopiques, reconnaître les ultrastructures cellulaires eucaryotes : noyau, membranes, mitochondrie, chloroplaste, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosome, vésicules de sécrétion, euchromatine / hétérochromatine, nucléole.
- Réaliser des colorations afin de mettre en évidence différentes structures cellulaires au microscope optique.
- Schématiser l'ultrastructure d'une bactérie.
- À l'aide de techniques de microscopie, reconnaître les principales caractéristiques ultrastructurales d'une bactérie.
- Réaliser une coloration de Gram afin d'identifier la nature Gram + ou Gram – d'une bactérie.
- Illustrer les rôles du cytosquelette sur l'exemple de l'entérocyte et de la cellule du parenchyme palissadique (par exemple : association aux jonctions, structuration de l'enveloppe nucléaire, structuration des microvillosités, flux vésiculaires, cyclose des chloroplastes).
- Argumenter l'existence de trois types de flux à l'aide des exemples de l'entérocyte, de la cellule du parenchyme palissadique et de E. coli.
- Illustrer la coopération fonctionnelle entre les compartiments.
Liens :
Organisation morphologique et cytologique des organismes unicellulaires et contrôle de l'expression génétique des bactéries (SV-A-3)
Organisation des jonctions intercellulaires (SV-C-1)
Flux vésiculaires (SV-C-3)
Divisions cellulaires (SV-F-1-2)
Cytosquelette et croissance du tube pollinique (SV-G-1)
Organisation fonctionnelle du cytosquelette du spermatozoïde (SV-G-3)
Migration cellulaire au cours du développement animal (SV-H)
Organisation fonctionnelle d'un neurone (SV-I-2) |
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SV-C-3 Membranes et échanges membranaires |
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SV-D Organisation fonctionnelle des molécules du vivant (BCPST 1) |
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SV-E Le métabolisme cellulaire (BCPST 1) |
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SV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2) |
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SV-G Reproduction (BCPST 2) |
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SV-H Mécanismes du développement : exemple du développement du membre des Tétrapodes (BCPST 2) |
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SV-I Communications intercellulaires et intégration d'une fonction à l'organisme (BCPST 2) |
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SV-J Populations et écosystèmes (BCPST 1) |
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SV-K Évolution et phylogénie (BCPST 1 et BCPST 2) |
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