activité 1

1. Le document 1A est une photographie d’un lymphocyte observé au MET dont le cytoplasme renferme des organites volumineux : les mitochondries. Elles sont ici peu nombreuses, dans une cellule ayant peu de besoins énergétiques alors qu’elles peuvent atteindre 25 % de la masse cellulaire dans une cellule ayant des besoins énergétiques importants. L’observation de levures en aérobiose, donc susceptibles de respirer, montre que celles-ci possèdent des mitochondries, alors que les levures cultivées en anaérobiose, donc ne pouvant pas respirer (on a vu qu’elles pouvaient pratiquer une fermentation) ne possèdent pas de mitochondries. Il semble donc y avoir une corrélation entre présence de mitochondries et respiration cellulaire. Enfin, le document 1C présente l’organisation d’une fibre musculaire, dont le fonctionnement nécessite beaucoup d’ATP. On observe une très grande quantité de mitochondries dans le sarcoplasme, à proximité des myofibrilles. On peut donc supposer que c’est la respiration se déroulant dans ces mitochondries qui fournit aux myofibrilles les grandes quantités d’ATP dont elles ont besoin. Toutes ces observations confortent l’hypothèse que les mitochondries sont les organites dans lesquels se déroule la respiration cellulaire.

2. Pour répondre à la problématique exposée dans le document 2, il faut vérifier qu’une première étape de la respiration cellulaire transformant le glucose en acide pyruvique se déroule dans le cytosol et non dans la mitochondrie, et que les étapes suivantes de la respiration cellulaire se déroulent effectivement dans les mitochondries. Il faut donc pour cela disposer de mitochondries isolées : de cette façon, les résultats obtenus proviendront uniquement des mitochondries et non des réactions métaboliques du cytosol. C’est ce que permet d’obtenir l’étape préalable de centrifugation. Ces mitochondries isolées sont placées dans le bioréacteur en présence d’une sonde à dioxygène. On injecte du glucose après 2 min d’enregistrement. Si l’hypothèse est vraie, on s’attend à ce que les mitochondries ne puissent pas utiliser directement le glucose et on ne doit donc pas observer de consommation de dioxygène. Afin de vérifier que les mitochondries utilisent l’acide pyruvique comme substrat lors d’une seconde étape de la respiration, on procède à l’injection d’acide pyruvique après 4 min d’enregistrement.

3. Les résultats indiquent qu’après l’injection de glucose à t = 2 min, la sonde n’enregistre aucune variation de la consommation d’O2. Le glucose n’est donc pas un substrat directement utilisable par les mitochondries. En revanche, après une injection d’acide pyruvique à t = 4 min, la concentration en O2 dans le bioréacteur diminue fortement. Les mitochondries sont donc bien les organites dans lesquels se déroulent la respiration, mais elles ne peuvent pas utiliser directement le glucose. La transformation préalable de celui-ci en acide pyruvique est nécessaire.