Le métabolisme des cellules constitue l’ensemble des transformations chimiques qui se déroulent dans la cellule (dans des organites ou dans le cytoplasme) d’un organisme.
Sommaire
Le métabolisme général
Une voie métabolique est la succession de transformations chimiques d’une molécule en une autre.
- Le catabolisme correspond à la dégradation des molécules longues et complexes pour produire des molécules plus courtes et plus simples.
- L'anabolisme est la synthèse de molécules complexes à partir de molécules plus simples.
Le catabolisme et l’anabolisme forment ensemble le métabolisme de la cellule ou de l’organisme.
Métabolisme énergétique
Une cellule a besoin d’énergie pour assurer ses fonctions. Elle doit dégrader des molécules organiques nécessaires à la formation d’énergie biochimique (sous forme de molécules d’ATP).
Cas des hétérotrophes
Les hétérotrophes sont les organismes qui doivent puiser dans le milieu extérieur les molécules organiques (le glucose par exemple) dont ils ont besoin pour assurer leur métabolisme. Tous les animaux et tous les champignons sont hétérotrophes.
La respiration cellulaire est un ensemble de réactions chimiques qui dégrade totalement une molécule de glucose C6H12O6 pour former à la fin du dioxyde de carbone CO2, de l’eau H2O et de l’énergie. La respiration cellulaire est dite aérobie car elle se déroule en présence de dioxygène O2 et a lieu dans les mitochondries.
Les fermentations sont aussi un ensemble de réactions qui permettent la production d’énergie mais contrairement à la respiration, les produits de la fermentation contiennent encore de l’énergie. On dit que la dégradation est incomplète. Les fermentations ont lieu dans le cytoplasme de la cellule en absence de dioxygène O2, elles sont dites anaérobies.
Dans le cas de la fermentation alcoolique par exemple chez les levures, les produits finaux sont le dioxyde de carbone CO2 et l’éthanol. L’éthanol est une molécule à potentiel énergétique. Il existe un autre type de fermentation, la fermentation lactique, qui produit quant à elle du lactate.
Notons que le bilan énergétique des fermentations est moindre que celle de la respiration puisque les fermentations ne produisent que deux molécules d’ATP (alors que la respiration en produit 36).
Cas des autotrophes
Les autotrophes sont des organismes capables de produire eux-mêmes leur matière organique à partir d’éléments puisés dans l’environnement. Ce métabolisme est caractéristique des végétaux chlorophylliens (mais aussi des cyanobactéries).
Les cellules chlorophylliennes qui les composent possèdent des organites particuliers, les chloroplastes, dans lesquels se déroulent la photosynthèse, c’est-à-dire la synthèse de molécules organiques (le glucose) à partir de dioxyde de carbone CO2 et d’eau H2O grâce à l’énergie lumineuse.
Les cellules chlorophylliennes possèdent aussi des mitochondries qui utiliseront le glucose produit par la photosynthèse pour assurer la respiration et ainsi la production d’énergie.
Acteurs et régulation du métabolisme
Les voies métaboliques sont interconnectées, c’est-à-dire que souvent, les produits de l’une des voies sont utilisés par d’autres voies. Le métabolisme est donc un ensemble de réactions (voie métabolique) qui forme des produits qui à leur tour peuvent emprunter d’autres voies métaboliques et servir de réactifs pour la formation d’autres produits.
Chaque réaction intermédiaire nécessite la présence d’une enzyme dont le rôle est d’accélérer la vitesse de réaction et de permettre à la réaction d’avoir lieu dans les conditions propres à celles d’une cellule vivante.
Les enzymes sont des protéines qui sont formées à partir de l’expression des gènes de la cellule. Un changement dans l’expression des gènes peut avoir un impact considérable dans l’activité métabolique de la cellule.
De plus, certains métabolismes n’ont lieu que dans des organites particuliers, par exemple la photosynthèse qui a lieu dans les chloroplastes.
Enfin, on a vu plus haut que l’environnement jouait un rôle dans l’activité métabolique, comme c’est le cas de la photosynthèse qui nécessite de la lumière pour avoir lieu ou dans le cas de la fermentation alcoolique qui n’a lieu qu’en absence d’oxygène.
Ainsi la nature et la fonction de la cellule influence la voie métabolique qui se déroule dans une cellule.
