Bienvenue dans ce voyage passionnant au coeur de nos cellules !
Partons ensemble à la découverte de nos cellules, celles qui nous maintiennent en vie et qui accomplissement tant et tant à chaque instant !
Vue d’ensemble de l’organisme
– le niveau chimique (atomes et molécules)
– le niveau cellulaire (cellules)
– le niveau tissulaire (tissus)
– le niveau organique (organes)
– le niveau systémique (systèmes)
– le niveau de l’organisme entier
Les molécules se combinent pour former les structures du niveau suivant de l’organisation du corps humain : le niveau cellulaire. Les cellules sont les unités de base structurales et fonctionnelles d’un organisme.
Nous avons dans le corps environ 30 000 milliards de cellules humaines et il existe plus de 200 types différents de cellules spécialisées qui composent le corps humain.
Un ensemble de cellules, de structure similaire, reliées entre elles et remplissant une fonction commune constituent un tissu. Les cellules d’un même tissu sont souvent attachées entre elles par des jonctions intercellulaires (points de contact entre les membranes).
Deux ou plusieurs tissus s’unissent pour former des structures anatomiques plus complexes, les organes, qui, à leur tour, forment les systèmes de l’organisme.
La structure et l’organisation cellulaire
Afin de faciliter la compréhension de la structure cellulaire, nous pouvons diviser la cellule en 3 parties principales :
> la membrane plasmique : c’est l’enveloppe externe de la cellule qui sépare et joue un rôle de barrière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Cette membrane régule les déplacements de substances afin de créer et maintenir un milieu propice à l’activité cellulaire normale. Elle agit également dans la communication entre les cellules elles-mêmes.
> le cytoplasme : c’est le contenu cellulaire situé entre la membrane plasmique et le noyau. Il est divisé en 3 composantes : le cytosol (liquide visqueux dans lequel baignent les autres éléments du cytoplasme et composé principalement d’eau et de particules en suspension), les organites (sous-unités de la cellule, détaillées plus bas) et les inclusions (amas de substances chimiques servant de réserve de nutriments ou déchets).
> le noyau : il s’agit du « chef d’orchestre » de la cellule car il contient le matériel génétique. On peut le qualifier de « centre de régulation cellulaire » pour maintenir la cellule en homéostasie. Il est entouré d’une double-membrane appelée « enveloppe nucléaire » percée de pores nucléaires qui régulent le passages de substances à l’intérieur du noyau. C’est dans le noyau que l’on trouve l’ADN (acide-desoxyribo-nucléique). Dans chaque cellule se trouve une copie de cet ADN. Celui-ci est très complexe et spécifique à chaque être humain.
Parmi les organites du cytoplasme (nucléoles), nous retrouvons :
> les mitochondries (environ 100 000 trillion de mitochondries présentes dans le corps humain) : Ce sont elles qui produisent l’énergie (ATP). On pourrait les qualifier de centrale énergétique de la cellule. Le rôle des mitochondries est de produire du carburant pour l’organisme. Pour ceci, la mitochondrie consomme l’oxygène (apporté par les globules rouges) ainsi que du glucose ou d’autres molécules pour créer une molécule appelée ATP (adénosine- tri-phosphate), qui est la monnaie énergétique universelle des organismes vivants. Le nombre et la quantité des mitochondries dans une cellule est variable en fonction de l’activité de cette même cellule et des besoins de chaque système.
> les ribosomes : C’est comme l’usine de production des protéines. Ils sont chargés de la synthèse des protéines. Ils captent les petits fragments d’ARN messager qui circulent dans le cytoplasme et qui ont été créés au niveau de l’ADN (dans le noyau). Ces petits fragments d’ARN messager quittent le noyau par les pores nucléaires et sont ensuite captés par les ribosomes qui viennent s’enchâsser dessus et transposent le code génétique en une protéine (en lisant le code génétique, ils assemblent les protéines à partir des AA qui circulent librement dans le cytoplasme). Cette synthèse permet de créer toutes les molécules nécessaires à la vie.
> le réticulum endoplasmique : C’est lui qui stocke les lipides et les protéines. Il forme un réseau de citerne à l’intérieur de la cellule. Ce qui est à l’intérieur de ces citernes n’est pas en contact avec l’intérieur de la cellule en tant que telle. Il y a donc dans la cellule, des réseaux de membranes, dont le contenu est indépendant du cytoplasme cellulaire. On distingue :
– le réticulum endoplasmique lisse : il contient de nombreuses enzymes (molécules utilisées pour la production de certaines graisses et hormones) et joue un rôle dans la digestion et la dégradation de certain toxiques (drogues, alcool).
– le réticulum endoplasmique rugueux (couvert de ribosomes à sa surface) : composé d’un réseau de membranes similaire au lisse mais sur lesquels sont accolés des ribosomes, responsables de la formation des protéines. Une fois les protéines primaires formées par les ribosomes, celles-ci sont envoyées dans le réticulum endoplasmique rugueux et c’est là que ces protéines vont se modifier, prendre leur forme définitive et devenir matures. Une fois cette maturation terminée, les petites vésicules issues du réticulum endoplasmique rugueux sont envoyées vers l’appareil de Golji.
> l’appareil de Golji : Ce sont des vésicules qui renferment et transportent les lipides et les protéines afin de préparer la membrane plasmique. Il reçoit les protéines et les molécules qui ont maturé dans le réticulum endoplasmique rugueux, les affine et les envoie dans la circulation. Une fois les molécules prêtes pour envoi, des petites vésicules se détachent de l’appareil de Golji et vont avancer dans le cytoplasme pour venir fusionner avec la membrane cellulaire. Les molécules qui étaient à l’intérieur de ces vésicules se retrouvent alors libérées à l’extérieur de la cellule où elles vont pouvoir accomplir leur action soit directement à proximité de la cellule, soit en passant via le sang et en allant agir plus loin.
> les lysosomes : Ils contiennent des enzymes digestives et permettent donc la digestion intra-cellulaire, tout en recyclant les structures endommagées. C’est « l’entreprise de destruction” de la cellule. Il est entouré d’une membrane dans laquelle se retrouve un environnement acide. Pour maintenir cet environnement acide, la membrane du lisosome est composée de nombreuses protéines qui permettent de faire rentrer les molécules à l’intérieur de cet organite. Son rôle est de transformer des molécules, de les détruire et de libérer les molécules qui les composent. Ils détruisent les protéines pour libérer les AA (les petites briques) qui se retrouvent ainsi libres et utilisables pour la production de nouvelles protéines.
D’autres organites sont présentes dans le cytoplasme :
> les peroxysomes : ils contiennent de puissantes enzymes qui permettent d’oxyder diverses substances organiques et toxiques.
> le centrosome : il sert de « rail » pour la migration des chromosomes puis contrôle et dirige la division cellulaire.
> le cytosquelette : il constitue la « charpente » de la cellule et contribue à l’organisation de son contenu. Il facilite également le déplacement des organises à l’intérieur de la cellule et contribue au mouvement des cils et des flagelles.
Le métabolisme cellulaire et la production d’énergie
L’ensemble des réactions chimiques d’un organisme vivant se produisent à l’intérieur de nos cellules et s’appelle le métabolisme. Il s’agit de la somme de toutes les réactions chimiques qui ont lieu dans l’organisme. Sans le métabolisme, aucune vie ni aucun fonctionnement cellulaire ne sont possibles.
Le métabolisme comprend 2 phases de réactions biochimiques complémentaires et contraires :
L’anabolisme
C’est la formation de molécules complexes à partir de composantes plus petites et plus simples. Il s’agit des réactions de synthèse cellulaire qui ont absolument besoin d’énergie pour se produire. Nous pouvons alors parler de processus constructif.
Le corps a besoin de l’énergie extérieure pour ce processus énergivore : cette énergie sera fournie en forme d’ATP (Adénosine-Triphosphate).
Le catabolisme
C’est la dégradation de grosses molécules complexes en molécules plus petites et plus simples. A l’inverse de l’anabolisme, le catabolisme représente l’ensemble des réactions de dégradation de molécules libérant de l’énergie, alors disponible pour les réactions anabogiques. Nous pouvons alors parler de processus destructif. De l’énergie est libérée lors de l’anabolisme, sous forme d’ATP ou de chaleur.
Les réactions de catabolisme sont des oxydations cellulaires car lors de ce processus, du dioxyde de carbone est produit par oxydation.
Comme expliqué précédemment, dans les réactions d’anabolisme cellulaire, l’énergie (ATP) est utilisée comme « carburant » par les cellules. Il n’y a pas de stocke réel d’ATP dans l’organisme, la cellule devra donc compenser sa consommation d’ATP par une production équivalente.
La cellule peut fabriquer de l’ATP :
– En dégradant des molécules de glucose (provenant des glucides) : la glycolyse
– En utilisant des acides aminés (protéines) par désamination et transamination et des acides gras (lipides) par béta-oxydation
La Respiration cellulaire
La respiration cellulaire est une réaction d’oxydoréduction qui fait partie des besoins de la cellule et qui fournit l’énergie nécessaire à une cellule pour fonctionner, en produisant de l’ATP, source d’énergie directement utilisable par la cellule.
La respiration cellulaire a besoin :
> de glucose qui provient de la digestion ou des réserves et qui est apporté par la circulation sanguine;
> de dioxygène (O2) apporté à la cellule par la circulation sanguine, en provenance des poumons.
La respiration cellulaire produit :
> du dioxyde de carbone (CO2), évacué par la circulation sanguine
> de l’eau (H2O)
> parfois de l’urée
Les différentes étapes de la respiration cellulaire :
Etape 1 : la glycolyse
Le glucose est transformé en pyruvate/acide pyruvique dans le cytoplasme de la cellule. 1 molécule de glucose est transformée en 2 molécules de pyruvate. Lors de cette transformation, le glucose a subi une réaction d’oxydation (coenzyme NAD va permettre l’oxydation du glucose) + production d’énergie (l’oxydation d’1 molécule de glucose donne 2 molécules d’ATP).
Etape 2 :
Le pyruvate va rejoindre la mitonchondrie pour y subir des transformations (cycle de Krebs = série de décarboxylations oxydations du pyruvate). Le pyruvate issu de la glycolyse va entrer dans la matrice de la mitochondrie. Les 2 molécules de pyruvate provenant de la glycolyse vont être transformées en 6 molécules de CO2 (oxydation du pyruvate) + production d’énergie sous la forme de 2 molécules d’ATP.
Etape 3 :
Il s’agit de la régénération des coenzymes du métabolisme impliquées dans les différentes réactions d’oxydation des molécules organiques (avec intervention du dioxygène O2).
L’oxydation du glucose (étape 1) et l’oxydation du pyruvate (étape 2) ont mobilisé de nombreux coenzymes à l’état réduit. Pour qu’ils puissent servir à nouveau (passer à l’état oxydé), ces coenzymes doivent être régénérés (réoxydés).
Cette étape se déroule au niveau de la membrane des mitochondries et des crêtes mitochondriales. Au niveau de l’espace intermembranaire, des transporteurs d’électrons vont prendre en charge les électrons issus des coenzymes (chaîne respiratoire). Ces protons et électrons qui ont transité par la chaîne respiratoire vont être acceptés par le dioxygène issu de la respiration, donnant ainsi des molécules d’eau.
Cette étape produit beaucoup d’énergie grâce aux sphères pédonculées situées sur l’espace intermembranaire de la mitochondrie (ATP synthèse des enzymes productrices d’ATP). Le flux de protons à travers les ATPases est responsable de la synthèse de 32 molécules d’ATP.
Donc, l’oxydation d’une molécule de glucose par un métabolisme respiratoire a permis la synthèse de 36 molécules d’ATP.
C’est la chaîne respiratoire qui fournit de l’énergie. A chaque seconde, dans chaque cellule, il y a des phénomènes de catabolisme et d’anabolisme qui ont lieu.
Les besoins nutritifs de la cellule
Vous l’aurez compris, pour que notre corps soit en santé, il faut que les grands systèmes fonctionnent bien, et pour cela il faut que les organes fonctionnent bien, et pour cela, il faut que les tissus et par conséquent les cellules soient chouchoutées.
Mais comment faire et qu’est-il important d’apporter à nos cellules pour prévenir au maximum les déséquilibres liés à un dysfonctionnement cellulaire ?
Glucides (sucres), protéines, lipides (acides gras, graisses), vitamines, sels minéraux, oligoéléments, etc. : toutes ces molécules seront utilisées ou dégradées par les cellules pour leur permettre de fonctionner de manière optimale.
Rôle des protéines au niveau cellulaire :
Les protéines utilisent les acides aminés pour former de nouvelles protéines. Le corps humain utilise 20 acides aminés différents. Ils sont comparables à des briques de construction qui, lorsqu’elles sont assemblées dans un certain ordre, forment une protéine. Une protéine est donc un ensemble d’acides aminés placés dans un ordre bien précis. Cet ordre précis confère à la protéine une structure tridimensionnelle particulière qui explique aussi son action.
Les acides aminés sont apportés au corps de 3 façons :
- Certains peuvent être créés naturellement par l’organisme à partir de molécules simples;
- D’autres sont créés par la dégradation de protéines déjà présentes dans le corps (démembrés en petits acides aminés de base)
- Et d’autres sont apportés par l’alimentation (ce sont les acides aminés essentiels) et détruits par les lisosomes pour fournir le corps en briques de construction. Ils vont fournir aux ribosomes la matière pour fabriquer les protéines.
Les différents rôles des protéines :
> rôle de structure : elles font partie intégrante de la plupart des tissus (peau, tendons, membranes, muscles, organes, os)
> rôle catalytique : les enzymes sont des protéines compactes qui vont accélérer la transformation d’un substrat; pour être active, une enzyme voit sa forme protéique modifiée
> rôle hormonal : certaines hormones sont de nature protéique et régulent les processus métaboliques
> rôle dans les échanges d’eau
> rôle dans la contraction musculaire
> rôle de transport de molécules dans le sang
> rôle dans l’immunité
> rôle dans l’équilibre acido-basique
> rôle énergétique
Les sources de protéines :
les viandes
les poissons
les oeufs
les produits laitiers
les légumineuses : soja, pois chiches, lentilles, fèves, haricots secs…
les oléagineux : amandes, noisettes, noix…
les céréales complètes : riz, blé, avoine, seigle, quinoa, sarrasin
la spiruline
Il est important de noter qu’une consommation excessive de protéines entraînera une sur-sollicitation des organes d’élimination. A l’inverse, une carence protéique entraînera fatigue, baisse de la résistance immunitaire, ongles et cheveux cassants, pâleur, maux de tête, fonte musculaire, anémie, manque de concentration…
Rôle des lipides au niveau cellulaire :
La cellule utilise les lipides pour fabriquer sa membrane protectrice. Les lipides de la membrane sont les garants de son étanchéité et de sa fluidité, une dernière propriété qui permet aux cellules de se réparer, de changer de taille ou encore de se diviser.
Les lipides sont formés d’acides gras qui sont les constituants les plus simples. Ce sont eux qui seront absorbés au niveau de l’intestin grêle.
Ces acides gras sont représentés dans l’organisme sous forme de triglycérides (glycérides et phospholipides) ou d’insaponifiable (stéroïdes et caroténoïdes).
Les phospholipides se retrouvent en concentration importante dans les membranes cellulaire et les structures cellulaires (mitochondries) où les substances hydrosolubles et liposolubles doivent entrer en contact (la membrane cellulaire est faite de phospholipides pour séparer 2 milieux différents).
Les 5 fonctions biologiques des lipides :
> Ils sont source d’énergie
> Ils ont un rôle de protection et de réserve par le tissu adipeux
> Ils ont un rôle de structure des membranes cellulaires au niveau des formations membranaires plasmique, nucléique et mitochondriale (dont dépend la rigidité et les échanges cellulaires) grâce aux lipoprotéines cellulaires. Les lipides font partie intégrante des membranes de toutes nos cellules et leur donnent plasticité, flexibilité et fluidité afin de permettre la perméabilité des membranes et favoriser les échanges entre l’intérieur de la cellule et son environnement.
> Ils sont précurseurs des eicosanoïdes (prostaglandines)
> Ils transportent dans le sang les lipides insolubles dans l’eau dans l’organisme grâce aux lipoprotéines circulantes.
Les sources de lipides :
Oméga 3 :
=> Huiles végétales : noix, colza, chanvre, lin, cameline
=> Autres sources : germe de blé, poissons gras (sardine, thon, maquereau, hareng, saumon sauvage), oeufs de poissons
Oméga 6 :
=> Huiles végétales : tournesol, chanvre, Carthame, onagre, bourrache
=> Autres sources : Maïs, graines de tournesol, spiruline fraîche
Oméga 9 :
=> Huiles végétale : olive, noisettes colza
Le cholestérol est un constituant important des membranes cellulaires (15 à 50% des lipides totaux selon les cellules des tissus) et permet à la membrane de garder sa fluidité. Il possède également un rôle hormonal étant précurseur de la synthèse de toutes les hormones stéroïdes ainsi que de la vitamine D et des acides biliaires au niveau du foie.
Rôle des glucides au niveau cellulaire :
Les réserves glucidiques de l’organisme sont faibles, mais seul le foie peut libérer le glucose dans le sang. Les réserves n’assurent les besoins de l’organisme que pendant 24h Il faudra donc les renouveler constamment.
Souvent diabolisés, les glucides sont pourtant indispensables à l’organisme, lors de la transformation des autres nutriments.
Les différents rôles des glucides :
> rôle essentiellement énergétique : le glucose intervient dans la formation de l’ATP au niveau des mitochondries. Toutes les cellules peuvent les utiliser comme substrat énergétique (glucose = carburant universel).
> rôle de constituant et de structure : le ribose et le désoxyribose entrent dans la composition des acides nucléiques (ARN, ADN) et des nucléotides (ATP). Les réserves de l’organisme sont faibles, mais seul le foie peut libérer le glucose dans le sang. Les réserves n’assurent les besoins de l’organisme que pendant 24h. Il faut donc les renouveler constamment.
> rôle dans l’anabolisme protidique
Le D-Ribose (qui fait partie de la famille des pentoses 5C) existe dans toutes les cellules à l’état combiné, surtout avec l’acide phosphorique et des bases azotées, formant des nucléotides, constituants des acides nucléiques (matériel génétique : ADN, ARN, ATP)
Le D-Glucose ou glucose naturel (qui fait partie de la famille des hexoses 6C) est un glucose naturel. Il est l’un des principaux nutriments de la plupart des cellules. Dans les cellules, il peut être mis en réserve sous forme de glycogène (foie, muscles) ou transformé en lipides de réserve. Il peut être utilisé en anaérobiose (sans oxygène) dans le cytoplasme (mais pas dans la mitochondrie).
Sources glucidiques les plus intéressantes sur le plan nutritionnel :
> fruits frais et secs
> légumes (particulièrement les légumes racines : pomme de terre, patate douce, carotte, betterave, topinambour)
> céréales complètes ou semi-complètes (riz, quinoa, sarrasin, pâtes)
> miel
> artichaut
> chicorée
Il est essentiel de proscrire les « sucres » qui n’ont aucun apport nutritif, qui sont transformés et raffinés (viennoiseries, sodas, bonbons, gâteaux industriels).
Rôle de l’eau au niveau cellulaire :
Chaque organisme vivant, la cellule y compris, est composé de près de 80 % d’eau. L’eau participe aux différentes réactions du métabolisme cellulaire et au transport de molécules vers l’intérieur (nutriments) et l’extérieur (déchets) de la cellule.
Les différents rôles de l’eau:
> rôle de transport lié au mouvement de l’eau donc transport de diverses substances dans le milieu intracellulaire, extracellulaire ou entre les 2 milieux.
> compartiment intracellulaire = 65% de l’eau totale
> compartiment extracellulaire = 35% de l’eau totale (eau plasmatique + eau interstitielle tissus conjonctifs, os…)
Rôle des minéraux au niveau cellulaire :
Magnésium, calcium, phosphore, potassium, sodium, etc. sont indispensables au contrôle de l’équilibre hydrique des cellules (pression osmotique) et à la régulation de leur pH. Ils entrent dans la composition de certaines enzymes du métabolisme, agissent comme des catalyseurs ou des inhibiteurs des réactions biochimiques, ou favorisent le transport de matières initiées par des hormones (comme celui du glucose par l’insuline).
Calcium : rôle de perméabilité de la membrane cellulaire
=> produits laitiers, sardines, mollusques, graines et fruits secs
Magnésium : nécessaire à la sortie du sodium des cellules et au maintien du potassium à l’intérieur et intervient dans la synthèse protéique (réplication de l’ADN et transcription ARN)
=> cacao/chocolat, soja, oléagineux, maïs, fruits secs, légumes verts, céréales complètes, bananes
Sodium : maintien de la pression osmotique du liquide extracellulaire et l’équilibre hydrique. Participe à la dépolarisation cellulaire (à l’origine de la conduction des influx nerveux et musculaire et de l’excitabilité).
=> pain, sel gris marin, sel d’Himalaya
Potassium : régule, avec le sodium, tous les phénomènes de semi-perméabilité membranaire (importance au niveau du rein et du foie, qui sont des sièges d’échanges permanents entre la cellule et le milieu extérieur).
=> fruits secs, fruits frais, pomme de terre, châtaignes, légumes, légumineuses
Rôle des oligo-éléments au niveau cellulaire :
Présents en quantité très faible dans les cellules, ces éléments n’en sont pas moins essentiels.
Fer : il est essentiel dans les mécanismes de respiration cellulaire et constituant des cytochromes (système de transfert d’électrons de la chaîne respiratoire).
=> boudin, abats, fèves, palourdes, pois chiches, lentilles, jaune d’oeuf, moules, huîtres, noix de cajou
Zinc : il intervient dans presque tous les métabolismes dont la synthèse protéique et le métabolisme des acides nucléiques et des acides gras. On le retrouve également dans certaines enzymes anti-oxydantes.
=> huîtres, coquillages, poissons, viandes, volailles, oeufs, produits laitiers, graines de courge et tournesol, germe de blé…
Chrome : il potentialise l’action de l’insuline en activant son récepteur membranaire.
=> foie, viandes, oeufs, levure de bière, noix, asperges, gruyère, prune, brocoli, pomme de terre, poivre, maté.
Rôle des vitamines au niveau cellulaire :
Les vitamines sont des substances organiques, sans valeur énergétique propre, qui sont nécessaires à l’organisme et que l’homme ne peut synthétiser en quantité suffisante. Elles doivent être fournies par l’alimentation.
Grâce à leurs propriétés anti-oxydantes, certaines vitamines (E, C, A, bêta-carotène) protègent la membrane cellulaire en neutralisant les radicaux libres. Dans la cellule, la vitamine B3 est un précurseur, entre autres, du NAD, une coenzyme impliquée, au niveau des mitochondries, dans la synthèse de l’ATP.
Vitamine B3 : impliquée dans toutes les réactions d’oxydo-réduction de l’organisme.
Vitamine C : intervient dans la synthèse du collagène (protéine), des catécholamines (hormones), carnitine et tyrosine (acides animés).
Vitamine E : protège les membranes cellulaires.
Vitamine B8 : participe à de multiples réactions cellulaires de synthèse biochimique, en particulier la synthèse des acides gras.
Vitamine B9 : nécessaire à la formation des acides nucléiques et à la reproduction cellulaire.
Vitamine B12 : indispensable à la synthèse des protéines et des acides nucléiques.
Conclusion
Les cellules du corps et leur métabolisme sont d’une orchestration déconcertante. C’est grâce à la science que nous parvenons à observer et donc comprendre cette organisation intelligente et minutieuse.
Ce qui est important de retenir est que chacune des cellules de l’organisme a besoin de nutriments pour produire l’énergie dont elles ont besoin pour se maintenir et assurer leurs fonctions au niveau de chaque système.
Les nutriments nécessaire au bon fonctionnement cellulaire viennent principalement de l’alimentation. Par conséquent, pour maintenir un fonctionnement cellulaire optimal, donc une santé optimale, il est fondamental de prendre soin de son alimentation.
Hippocrate disait : « Que ton alimentation soit ta première médecine »
Notre corps est notre « maison », celui qui nous permet de vivre ici et maintenant. L’honorer pour ce qu’il accompli et lui permettre d’accomplir tout ce qu’il a à accomplir, passe en priorité par la qualité des nutriments que nous lui fournissons.
Alors, prenez-soin de votre maison, chaque jour, du mieux que vous pouvez !
Avec douceur,
Caroline
Source : « Manuel d’anatomie et de physiologie humaines » – Tortora et Derrickson
