Dans cet article, nous t’aidons à réviser un chapitre essentiel du programme de SVT de classe de seconde, le métabolisme cellulaire. N’hésite pas à prendre quelques notes pour tes fiches de révision.
La cellule, essentielle au vivant
La cellule, unité de base des organismes
Une cellule est une entité composée d’un cytoplasme contenant des molécules et délimitée par une membrane plasmique. Elle peut contenir un noyau, ce qui en fait une cellule eucaryote par opposition à une cellule procaryote. Tout organisme vivant est constitué d’au moins une cellule, pour les êtres unicellulaires telles que les levures et les bactéries, à plusieurs milliers, pour les êtres pluricellulaires, c’est-à-dire la plupart des organismes du règne animal et végétal, et donc pour l’Homme.
Chez les organismes pluricellulaires, outre le noyau, la cellule peut contenir des sous-ensembles, les organites cellulaires, assurant certaines fonctions : respiration pour les mitochondries, photosynthèse pour les chloroplastes…
Des cellules spécialisées
Chaque cellule est porteuse de l’information génétique propre à l’individu. Chez les eucaryotes, l’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est contenu dans le noyau cellulaire. Cette information est transmise de la cellule-œuf initiale aux cellules-filles grâce à la réplication de l’ADN préliminaire à la division cellulaire.
Chaque caractéristique portée par l’ADN correspond à un gène, dont une version est un allèle.
Chaque cellule correspond à un ou plusieurs gènes, ce qui permet leur spécialisation, c’est-à-dire qu’elles vont assurer des fonctions particulières, propres à ce gène. Les cellules de même spécialisation forment généralement un tissu cellulaire, voire un organe, par adhérence respective grâce à une molécule extracellulaire les liant, telle que des protéines.
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Le métabolisme des cellules
Fonctions métaboliques
Le métabolisme est défini par l’ensemble des transformations chimiques et biologiques ayant lieu dans l’organisme. Parmi ces fonctions, notamment, le processus de digestion permet d’abord d’extraire les ressources énergétiques des nutriments (le catabolisme), puis d’utiliser cette énergie au niveau cellulaire.
Les métabolismes autotrophes
L’autotrophie correspond à la production par un organisme vivant de sa propre matière organique, à partir de matière minérale. On parle d’organismes autotrophes lorsque les apports énergétiques essentiels sont produits par l’organisme lui-même. C’est par exemple le cas des cyanobactéries, mais aussi des plantes chlorophylliennes. Celles-ci, grâce au processus de photosynthèse réalisé dans les chloroplastes, synthétisent des réserves en glucides et du dioxygène à partir de dioxyde de carbone et en présence de lumière et d’eau. L’eau et le CO2 correspondent à des matières minérales, les glucides à de la matière organique. La photosynthèse est donc bien un métabolisme autotrophe.
Les métabolismes hétérotrophes
Par opposition aux autotrophes, les organismes hétérotrophes consomment de la matière organique préexistante, et ne la produisent pas eux-mêmes. À noter que les deux métabolismes ne sont pas figés, c’est-à-dire qu’il est assez fréquent que des individus aux métabolismes autotrophes deviennent hétérotrophes, comme c’est par exemple le cas pour les plantes chlorophylliennes lorsque les conditions réunissant lumière et dioxyde de carbone ne sont pas réunies pour permettre la photosynthèse, et se nourrissent alors des nutriments contenus dans le sol.
Parmi les métabolismes hétérotrophes, on peut citer la respiration cellulaire, où les réserves en glucoses (matière organique) et le dioxygène sont utilisés pour produire de la matière minérale (eau et dioxyde de carbone).
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Métabolisme et flux d’énergie
Biochimie et voies métaboliques
Les métabolismes correspondent à un ensemble de réactions biochimiques, dont une suite forme une voie métabolique. Ces réactions interviennent en fonction de la spécialisation des cellules, grâce à des organites d’une part, et aux enzymes de même spécialisation d’autre part qui les accélèrent. Outre cette spécialisation, un même enzyme peut intervenir dans plusieurs réactions, voire plusieurs voies métaboliques, ils se forment souvent des molécules intermédiaires qui opèrent une interconnexion entre les voies.
Les voies métaboliques intracellulaires permettent d’entretenir des échanges, dont notamment des flux de matière et d’énergie, entre les différentes cellules.
Organisme et métabolisme
Le métabolisme organisme englobe à la fois le métabolisme cellulaire, c’est-à-dire les réactions biochimiques intervenant à l’intérieur de celles-ci, mais également celles extracellulaires, c’est-à-dire les échanges entretenus entre une cellule et son milieu. L’interconnectivité des voies métaboliques est donc essentielle au bon fonctionnement du métabolisme au niveau de l’organisme et notamment aux flux de matière et d’énergie.
Échanges entre les organismes
Les flux et échanges de nature organique, énergétique, ou minérale, peuvent également intervenir entre les organismes évoluant dans un même milieu. Ces possibilités d’échange suivent souvent la logique des chaînes alimentaires : si un prédateur mange une proie, celle-ci lui apporte effectivement des ressources nutritionnelles. Des organismes peuvent également vivre en symbiose, ou de manière parasitaire : un moustique s’abreuve du sang d’un autre organisme, les champignons à truffe s’associent à certains arbres pour capter les ressources qui leur sont nécessaires.
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