Objectifs

• Décrire la structure du noyau, des mitochondries, des chloroplastes, des ribosomes, du réticulum endoplasmique et de l'appareil de Golgi.
• Associer chaque organite à son rôle.
• Suivre le trajet d'une protéine fabriquée puis exportée par la cellule.
• Expliquer la notion de compartimentation et son intérêt.

Notions clés

Un organite est une structure spécialisée située dans le cytoplasme d'une cellule. Les cellules eucaryotes (animaux, végétaux, champignons) possèdent un noyau et de nombreux organites entourés de membranes. Les cellules procaryotes (bactéries) n'ont ni noyau ni organites entourés de membranes, mais elles ont des ribosomes.

1. Le noyau : le bureau des plans

Le noyau est entouré d'une enveloppe nucléaire formée de deux membranes et percée de pores nucléaires. Il contient l'ADN, porteur de l'information génétique, et un ou plusieurs nucléoles, où se forment les éléments des ribosomes.

Rôle : il conserve l'information génétique et commande l'activité de la cellule. Des copies des « plans » (les ARN messagers) sortent par les pores vers le cytoplasme.

2. Les ribosomes : les ouvriers assembleurs

Les ribosomes sont de très petites structures, sans membrane, visibles seulement au microscope électronique. Ils sont libres dans le cytoplasme ou fixés sur le réticulum endoplasmique.

Rôle : ils fabriquent les protéines en assemblant des acides aminés selon les instructions venues du noyau.

3. Le réticulum endoplasmique : les ateliers et couloirs

Le réticulum endoplasmique est un réseau de sacs et de canaux aplatis, délimité par une membrane, en continuité avec l'enveloppe du noyau.

• Le réticulum rugueux porte des ribosomes sur sa face externe : il reçoit, transporte et transforme les protéines destinées à être exportées ou à rejoindre les membranes.
• Le réticulum lisse, sans ribosomes, participe notamment à la fabrication des lipides.

4. L'appareil de Golgi : le service emballage et expédition

L'appareil de Golgi est un empilement de sacs aplatis (les saccules), entouré de petites vésicules.

Rôle : il modifie, trie et emballe les protéines venues du réticulum dans des vésicules, puis les envoie vers leur destination : la membrane plasmique, l'extérieur de la cellule (sécrétion) ou d'autres organites.

5. La mitochondrie : la centrale électrique

La mitochondrie est entourée de deux membranes ; la membrane interne forme des replis, les crêtes, qui augmentent sa surface.

Rôle : c'est le lieu de la respiration cellulaire. Elle utilise le dioxygène pour dégrader des molécules organiques comme le glucose et libère de l'énergie utilisable par la cellule, sous forme d'ATP. On trouve des mitochondries dans presque toutes les cellules eucaryotes, végétales comme animales.

Bilan simplifié de la respiration :

6. Le chloroplaste : le panneau solaire et la cuisine à sucre

Le chloroplaste n'existe que dans les cellules végétales chlorophylliennes (cellules des feuilles par exemple, pas celles des racines). Il est entouré de deux membranes et contient des sacs empilés, les thylakoïdes, qui portent la chlorophylle.

Rôle : c'est le lieu de la photosynthèse. Il capte l'énergie lumineuse pour fabriquer de la matière organique (du glucose) à partir de dioxyde de carbone et d'eau, en rejetant du dioxygène.

Les mitochondries et les chloroplastes possèdent leur propre petit ADN et leurs propres ribosomes.

Place chaque nom d'organite au bon endroit sur ce schéma de cellule végétale simplifiée.

7. La compartimentation

La compartimentation est la division de la cellule eucaryote en compartiments séparés par des membranes (noyau, réticulum, Golgi, mitochondries, chloroplastes, vacuoles…). Chaque compartiment garde un contenu particulier (enzymes, concentration, acidité) adapté à sa fonction.

flowchart LR
  A[Noyau ADN] --> B[Ribosomes sur réticulum]
  B --> C[Réticulum rugueux]
  C --> D[Vésicule]
  D --> E[Appareil de Golgi]
  E --> F[Vésicule de sécrétion]
  F --> G[Sortie de la cellule]

Exemples résolus

Exemple 1 : le trajet d'une enzyme de la salive

Les cellules des glandes salivaires fabriquent l'amylase, une enzyme qui commence la digestion de l'amidon du riz, du mil ou du manioc, puis l'exportent dans la salive. Décris son trajet dans la cellule. Cherche d'abord.

Exemple 2 : reconnaître une cellule

Au microscope électronique, Kouni observe une cellule avec un noyau, des mitochondries, un appareil de Golgi, une paroi, une grande vacuole et des chloroplastes. De quel type de cellule s'agit-il ?

Exemple 3 : des cellules riches en mitochondries

Les cellules des muscles des jambes d'un coureur contiennent beaucoup de mitochondries. Comment l'expliquer ?

Erreurs fréquentes

• « Les plantes n'ont pas de mitochondries. » Faux : les cellules végétales ont des chloroplastes et des mitochondries.
• « Toutes les cellules végétales ont des chloroplastes. » Faux : les cellules des racines, par exemple, n'en ont pas.
• « C'est le noyau qui fabrique les protéines. » Non : il donne les instructions ; les ribosomes fabriquent.
• Confondre réticulum et appareil de Golgi. Le réticulum rugueux reçoit les protéines fabriquées ; le Golgi les modifie, les trie et les expédie.
• « Les bactéries n'ont aucun organite. » Elles n'ont pas d'organites entourés de membranes, mais elles ont des ribosomes.

Récapitulatif

• Noyau : contient l'ADN, commande la cellule.
• Ribosomes : fabriquent les protéines ; sans membrane.
• Réticulum endoplasmique : rugueux pour les protéines, lisse pour les lipides.
• Appareil de Golgi : modifie, trie et expédie les protéines dans des vésicules.
• Mitochondrie : respiration cellulaire, production d'énergie (ATP).
• Chloroplaste : photosynthèse, dans les cellules végétales chlorophylliennes.
• Compartimentation : des compartiments séparés par des membranes pour des activités séparées et efficaces.