agreg ext controp A/B : la mitochondrie

Manoo a écrit:Introduction

Doc 1a : Diapo d’une cellule euk

La cellule eucaryote possède, outre le noyau protégeant l’information génétique, de nombreux organites.
Selon les types cellulaires, on y trouve, une vacuole, un système endomembranaire formé par le réticulum et l’appareil de Golgi, des vésicules…
Par ailleurs, on trouve également un type d’organite particulier de part la possession de 2 membranes qui compartimentent l’organite : les chloroplastes et les mitochondries.

Doc 1b : zoom sur une mitochondrie

La mitochondrie possède en effet 2 membranes, qui séparent un espace intermembranaire d’un espace matriciel gélatineux car riche en enzymes je ne pense pas que ça soit utile de le dire en intro, tu dévoiles trop de choses..., dans lequel on trouve des crêtes qui sont des expansions de la membrane interne.
Les mitochondries sont présentes en nombre variable dans les cellules. Les cellules musculaires en possèdent une grande quantité, mais on en trouve peu dans les cellules peu actives.
Par ailleurs les crêtes sont /- développées selon les cellules considérées. Par ailleurs on retrouve dans les fibroblastes en culture ou les levures au métabolisme oxydatif efficace une grande quantité de mitochondries
fusionnées formant un réseau dans la cellule.

Pb: quel est le rôle de la mitochondrie au sein de la cellule et quelle est son origine?

Doc 1b : zoom sur une mitochondrie

En effet, la mitochondrie est un organite un peu à part, possédant son génome, se multipliant selon les besoins de la cellule, elle est presque autonome. Ceci est probablement lié à son origine primitive et lui confère par ailleurs un mode d’évolution assez original. tu vois tout ça avec ton "zoom sur la mitochondrie ??? nan, sans rire, pourquoi est-ce que tu dévoiles tout ce que tu vas dire ensuite ? là, tu donnes les réponses ! après, plus la peine de t'écouter, tu as déjà tout dit (bon, ok j'exagère un peu... mdr)
Par ailleurs si le nombre de mitochondries est important dans les cellules actives, c’est qu’elle possède justement un rôle central dans la production d’énergie.

I] plaque tournante dans la production d’énergie
A/ la centrale du métabolisme cellulaire

Insister sur le rapport structure/fonction de la mitochondrie

Doc 2 : diapo levure avec ou sans dioxygène

Présence dedioxygène, levure possède un système interconnecté de mitochondries, représentent près de 60% du volume cellulaire.
Importance dans la respiration cellulaire

1- Le métabolisme oxydatif

T doc 3 : Schéma des différentes voies de dégradation de métabolites (détailler uniquement cycle de Krebs et conversion du pyruvate en acétyl-coA)

pas moyen de montrer des expériences pour tout ça ??? sinon, ça fait très descriptif ! ça me gêne quand même de séparer le métabolisme oxydatif et la production d'ATP, c'est quand même lié... Peut être faire chronologiquement ? Ou bien selon la localisation du phénomène ?

a) point de convergence des voies métaboliques
Pyruvate et pouvoir réducteur reçu par la glycolyse, et aussi suite à dégradation acide gras, et acide aminé, si présence de dioxygène.
Mitochondrie = étape finale du métabolisme.
Transport du pyruvate depuis le cytosol jusque la matrice des mito : transporteurs.
Cycle de Krebs (cycle TCA)
Ensemble des enzymes nécessaires concentrées dans la matrice (gel à forte densité riche en protéines) tu vois, pas besoin de le dire en intro, ici ça suffit

b) échange entre mitochondrie et cytosol
Réalisation des cycles nécessite présence de coenzymes comme NADH : ne peuvent pas être apportée depuis cytosol.
Au lieu de cela, NADH réduisent molécule de faible PM qui entrent via navette malate/aspartate et réduisent ensuite NAD soit transfert des électrons au FAD via navette glycérol phosphate pour produire FADH2.

Transp Doc 4 : Schéma de la navette glycérol phosphate

Expliquer comment cela fonctionne

2- La production d’ATP
En présence de dioxygène, quantité de crêtes plus importante => membrane interne joue un rôle important dans la production d’ATP. (Augmentation de la surface membranée :

loi de fick à écrire au dos du tableau)
transp: Doc 5 : Schéma de la Chaine de transfert des électrons

Transporteurs d’électrons (détailler mécanisme d’action de la cytochrome oxydase), gradients électrochimiques et schéma en « Z »

Dernier accepteur = dioxygène

B/ Production de chaleur
1- Par le métabolisme basal

Le gradient de proton qui permet la production d’ATP est à l’origine de production de chaleur. (70% du métabolisme = chaleur c’est bien cela ?) euh ben oui, je crois

T : quantité importante de mitochondrie dans le tissu adipeux bruns, important dans la production de chaleur.

2- Par court-circuit de l’ATPase
Notamment chez les mammifères : thermogenèse basale et aussi thermogénèse via thermogénine (UCP)
Au niveau des muscles oculomoteurs de certains ostéichtyens, dans les réserves adipeuses (montrer le couplage entre la mitochondrie et le globule lipidique)

Doc 6 : schéma des mécanismes d’action et de la structure de la thermogénine

C/ importance dans la production d’énergie mécanique
Libération d’une quantité importante de Ca2 => contraction par exemple
Mitochondrie = réserve de Ca2
Ou encore indirectement par production d’ATP, au niveau des flagelles des spz

T : pour fonctionner la mitochondrie synthétise elle-même certaines protéines du métabolisme mais d’autres le sont par le noyau elle a donc

II] une autonomie partielle
A/ un mode de « reproduction » autonome

Doc 7 : schéma d’une mitochondrie en pleine scission

1- scission des mitochondries
Fusion de 2 crêtes puis division
Taux de multiplication importante en cas de fort métabolisme (exemple au sein des levures)
Possibilité de grandissement également selon les besoins

2- répartition des mitochondries
-A peu près égale dans les cellules filles : rôle du cytosquelette
-Hérédité cytoplasmique maternelle : mito se trouve dans les ovules rarement dans les spz

Doc 8 : Exemple des feuilles panachées

(je ne me rappelle plus de comment cela marche mais le schéma montrerait comment on aboutit via le génome mitochondrial à ce panaché des feuilles)

B/ un fonctionnement génétique partagé
Matériel génétique dupliqué de nombreuses fois selon nécessité cellulaire.
13 polypeptides qui s’intègrent à membrane int avec polypeptides codés par noyau.
Synthèse de ses propres protéines
Mais certains gènes nucléaires sont nécessaires (ribosomes, ARN, certaines protéines comme la cyt bc1)

OK pour cette partie.

Manoo a écrit: Mince, fausse manip, ça a effacé... je recommence...
T : mitochondrie possède son génome, a donc une possibilité d’évoluER de façon autonome mais aussi son évolution dépend de l’évolution de la cellule

III] une évolution originale
A/ une sélection sur plusieurs plans (pas d’infos la dessus)
Evolution horizontale et verticale, et hérédité cytoplasmique dans cette évolution
-évolue au sein de la cellule : ne sont conservées que les mito qui sont un avantage pour la cellule
-de l’individu pluricellulaire : conservation des cellules possédant une association avantageuse
-et au fil des générations d’individu : sélection des individus qui possèdent un maximum de cellules aux associations avantageuses.
je comprends pas, tu le mets pas dans le II l'hérédité cytoplasmique ? Quoiqu'il en soit, gaffe, ça fait un peu "finaliste" (c'est pas le bon mot, mais je trouve pas) ta façon de présenter les choses...

B/ origine de la mitochondrie

Au Tableau on complète au fur et à mesure doc9 : tableau rassemblant quelques arguments concernant l’origine des mitochondries bonne idée

1- indices contenus dans les membranes

Mitochondries peuvent se gonfler en milieu hypotonique et se contracter en milieu hypertonique : fait penser à une membrane comparable à la membrane semi-perméable de la cellule tiens, je savais pas...
Membrane externe et interne ont des propriétés très différentes.
Ext : 50% de lipides en masse mélange d’enzymes impliquées dans oxydation de l’adrénaline, dégradation tryptophane et allongement des acides gras.
Int : 100 polypeptides différents dans la structure complexe de cette membrane. Presque pas de cholestérol riche en cardiolipine (généralement bactérien)
Porines dans les 2 membranes => canal large (2-3 nm)

2- indices contenu dans le matériel génétique là, je mettrai aussi le "partage" des gènes, mais tu le mets en C... c'est gênant à mon avis, parceque c'est aussi une preuve, non ? à réorganiser pour regrouper B et C ???
Comparaison de génome : semblerait que mito dérivent de bactéries Gram- : alpha-protéobactérie
Ribosomes de la matrice petits
Plus proches parents actuels : wolbachia ainsi que Ehrlichia et Rickettsia
Comparaison Rickettsia/mitochondries :
-paroi cellulaire mince et indétectable
-vie intracellulaire obligatoire
-production d’ATP via cycle de Krebs
-échanges d’ATP et ADP avec le cytosol mais en sens inverse et via des systèmes différents

3- une origine ancienne

Endocytobiose unique (chez tous les Eucaryotes) il y a 2 milliards d’années : acquisition de la respiration et tolérance du dioxygène (actuellement un anaérobie Strombidium purpureum) s’unit à bactérie aérobie par symbiose : ainsi acquisition de la tolérance au dioxygène.
Parasite ou pas ?

T : Des cellules dépourvues de mito ne peuvent pas survivre en culture sauf certaines levures ou la chimérisation
poussée à l’extrême a permis l’acquisition d’une par suffisante du génome mitochondrien pour s’entretenir. A l’inverse une mitochondrie ne peut être cultivée seul sauf cas rare ou elle conserve de nombreuses fonctionnalités primitives.

C/ évolution des gènes mitochondriaux
1- une chimérisation fonctionnelle
Après l’établissement de l’endosymbiose, génome des mitochondries a évolué
-mito du protozoaire Reclinomonas americana possède une ARN-pol bactérienne et un génome organisé en opérons, tandis que la plupart des autres lignées possède des polymérases particulières (issues de virus peut-être) et une organisation en opérons perdue.
-génome plus petit : perte par évolution régressive de certains gènes comme ceux permettant synthèse de paroi et 90% des protéines sont synthétisées dans le cytosol deux possibilités :
=> Un gène nucléaire a pris le relais (certains ARNt)
=> Un gène a été transféré dans le noyau (cytochrome bc1et certains ARNt)

Doc 10 :Tableau p 125 de la symbiose : composition et origine des sous-unité du cyt bc1

Doc 11 : Reproduction du schéma du tranfert des gènes mitochondriaux vers le noyau de La symbiose.
Il s’agit d’une co-évolution avec mise en place d’un génome nucléaire chimérique, il ne s’agit donc plus de symbiose bien que s’en fut une à l’origine car dans le cas des mitochondries, les génomes sont partagés entre les partenaires

2- une évolution retraçant la phylogénie à voir où on le met si on réorganise...
Comparaison des séquences d’ADN des mito avec celle des bactéries permet de retrouver parentés avec les bactéries actuelles
Apport de l’étude des gènes mitochondriaux dans la phylogénie.
Vitesse d’évolution différente d’un groupe à l’autre, car pas les mêmes pressions de sélection sur les mêmes gènes, ce qui fausse la reconstitution qui mène à la compréhension dudit phénomène d’endosymbiose
La chimérisation rend l’étude phylogénétique ardue.

Conclusion :
La mitochondrie organite semi-autonome de la cellule des Eucaryotes a une origine assez ancienne.
Résultat d’une endosymbiose suivie d’une chimérisation, elle joue désormais au sein de la cellule un rôle majeur dans la production d’ATP via le métabolisme oxydatif qui a lieu en partie en son sein.
Ont été conservées les fonctionnalités de la cellule procaryote endocytée qui s’avéraient avantageuses pour la nouvelle cellule eucaryote, notamment le métabolisme oxydatif qui protège désormais les cellules de toute oxydation.
Il existe des maladies génétiques liées à dysfonctionnement de la mitochondrie (hérédité maternelle)
Par ailleurs d’autres organites semi-autonomes existe dans les cellules : par exemple les chloroplaste ayant aussi de grandes fonctions métabolique et la même autonomie telle une convergence entre les mitochondries et les chloroplastes