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Chapitre 1 : L’organisme pluricellulaire

I. Un contraste d’organisation entre organismes unicellulaires et pluricellulaires (TD1)

La grande majorité des êtres vivants partagent les mêmes besoins : se nourrir, respirer, se déplacer et se reproduire.

chez les organismes unicellulaires, comme les levures (champignons unicellulaires), les paramécies ou les bactéries, ces différentes fonctions biologiques sont assurées par une seule cellule.

chez les organismes pluricellulaires, les cellules (souvent très nombreuses) sont spécialisées et regroupées en tissus spécialisés (tissu digestif, tissu sanguin, tissu nerveux …). Les différents organes d’un individu (comme la peau, l’intestin …) peuvent être formés d’un ou plusieurs tissus spécialisés. Chez ces organismes, les différentes fonctions biologiques sont donc assurées par des cellules spécialisées. Parmi ces fonctions, certaines n’existent pas chez les organismes unicellulaires (ex : fonction de transport des molécules assurée par le tissu sanguin chez les Vertébrés ou par la sève chez la majorité des végétaux).

II. L’organisation des cellules

Toutes les cellules présentent une organisation commune : elles ont toutes une enveloppe externe appelée membrane plasmique, qui contient un liquide interne appelé cytoplasme dans lequel se trouvent des organites, comme le noyau. Un organite est un constituant intracellulaire ayant une fonction biologique précise.

Les cellules spécialisées peuvent se distinguer les unes des autres par différentes caractéristiques : leurs dimensions, leur forme, certains de leurs organites, certaines de leurs molécules.

Exemples :

– chez les végétaux, seules les cellules qui réalisent la photosynthèse, également appelées cellules chlorophylliennes, possèdent des chloroplastes, organites spécialisés dans l’absorption de la lumière ;

– chez les animaux, les globules rouges sont des cellules de petite taille possédant de l’hémoglobine, molécule spécialisée dans le transport des gaz.

Chez les organismes pluricellulaires, les cellules sont reliées entre elles par un ensemble de molécules qui forment la matrice extra-cellulaire. Chez les végétaux, cette matrice est appelée paroi cellulaire. La matrice extra-cellulaire permet donc la cohérence des tissus (car les cellules adhèrent entre elles) et joue aussi un rôle dans la protection des cellules.

III. La spécialisation cellulaire repose sur l’expression différente de leur information génétique

Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme. Elles possèdent toutes initialement la même information génétique, contenue dans les chromosomes de la cellule œuf. En effet, au cours des divisions cellulaires qui permettent le développement des individus, les chromosomes sont transmis de manière conforme entre chaque cellule mère et les cellules filles. Les différences entre cellules ont donc pour origine une « expression différente » de leur information génétique : chaque cellule n’utilise qu’une partie de son information génétique. Selon les gènes utilisés ou exprimés, les caractéristiques des cellules seront différentes.

Exemple : les globules rouges et les cellules de pancréas possèdent toutes le gène de l’hémoglobine (protéine transportant l’O2) et le gène de l’insuline (protéine assurant la régulation du taux de sucre dans le sang), mais le gène de l’hémoglobine ne s’exprime que dans les globules rouges et le gène de l’insuline ne s’exprime que dans les cellules du pancréas.

IV. La structure de l’ADN, molécule porteuse de l’information génétique des cellules

L’information génétique des cellules est donc contenue dans les chromosomes et plus précisément dans la molécule d’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) qui constitue chaque chromosome. Chaque cellule humaine contenant 23 paires de chromosomes, elle possède donc 46 molécules d’ADN sur lesquels se trouvent environ 20000 gènes, chaque gène représentant un fragment précis d’une molécule d’ADN donnée.

Chaque gène contient l’information permettant à une cellule de fabriquer une protéine, comme l’hémoglobine (protéine des globules rouges assurant le transport des gaz), l’insuline (protéine assurant la régulation de la glycémie) ou l’élastine et le collagène (deux protéines constitutives de la matrice extracellulaire).

L’ADN se caractérise par sa structure en double hélice, formée de deux chaînes qui s’enroulent l’une autour de l’autre. Chaque chaîne est constituée par l’assemblage d’unités élémentaires appelées nucléotides. Il existe quatre sortes de nucléotides : à adénine (A), à guanine (G), à cytosine (C) et à thymine (T). Les deux chaînes sont reliées par des liaisons établies entre nucléotides complémentaires : A est toujours apparié (= rattaché) avec T, alors que G est toujours apparié avec C. On dit que les deux chaînes sont complémentaires.

Dans l’ADN, chaque gène constitue donc un message codé sous la forme d’une séquence des nucléotides, c’est-à-dire une succession de nucléotides. Les différences entre les gènes portent sur la longueur des séquences (donc le nombre de nucléotides) et l’ordre des nucléotides qui constituent les séquences. Le changement d’un seul nucléotide suffit à changer l’information génétique. Cette modification est appelée mutation.

Pour un même gène, il peut exister différentes séquences de nucléotides qui diffèrent par un nombre très réduit de nucléotides. Ces différentes séquences sont appelées allèles et permettent la formation de différentes versions d’une même protéine (exemple : hémoglobine A et hémoglobine S codée par deux allèles différents du gène de l’hémoglobine).

Remarque : la connaissance des séquences précises de certains gènes a permis de développer différentes techniques comme la transgenèse et la thérapie génique.

TD3 – document ressource ADN Genially