La Nutrition cellulaire est le processus par lequel les cellules traitent et transforment l'énergie chimique contenue dans les liaisons des différentes molécules qu'elles reçoivent, afin de développer, déplacer, multiplier et maintenir leur homéostasie interne.
Avec le terme nutrition, nous nous référons, de manière générale, au processus d'assimilation des aliments par les organismes vivants et à l'utilisation des nutriments dérivés de ces aliments pour la croissance, le métabolisme et la réparation des tissus corporels..
La nutrition cellulaire est l'étude de la nutrition des différents types de cellules qui composent un organisme (unicellulaire ou multicellulaire) et est essentiellement l'analyse de la façon dont les nutriments, pris par une cellule de son environnement, sont utilisés comme:
- Substrats biosynthétiques.
- Substrats pour le métabolisme énergétique.
- Substrats pour la catalyse de l'un ou l'autre des deux procédés précédents.
- Composants structurels des organites cellulaires.
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Les cellules sont des entités hautement dynamiques et actives qui dépendent d'une série de réactions chimiques internes et de processus pour fonctionner..
Pour que la vie cellulaire soit possible, il est nécessaire qu'une cellule puisse recevoir ou prélever de l'environnement qui l'entoure les éléments nécessaires à la fabrication ou à la production de ses composants internes, ainsi que les composés énergétiques à partir desquels obtenir suffisamment d'énergie pour mener à bien ces processus.
Toutes les cellules, bien être hétérotrophes (qui obtiennent leur nourriture d'autres organismes) ou autotrophes (qui sont capables de produire leur propre nourriture) ont besoin, dans une plus ou moins grande mesure, de l'entrée d'éléments nutritifs «clés» pour leur bon fonctionnement.
Dans les organismes unicellulaires, ces nutriments sont généralement obtenus à partir de l'environnement et sont souvent «prétraités» par des enzymes sécrétées par eux (ou d'autres) afin de les rendre plus «assimilables» ou «transportables».
Pour les cellules des organismes multicellulaires, il en va de même, car les cellules dépendent non seulement de ce que nous considérons comme des «nutriments» de l'environnement, mais ont également besoin d'une variété de produits chimiques produits de manière endogène par les systèmes corporels pour fonctionner, à savoir:
- les hormones
- facteurs de croissance
- vitamines
- protéines porteuses
- éléments de la matrice extracellulaire
Il est important de mentionner que les cellules ont besoin de nutriments spécifiques, non seulement pour leur fonctionnement et leur survie, mais aussi pour leur multiplication et leur différenciation..
Ceux-ci sont connus comme des nutriments essentiels et sont ainsi nommés car ils ne peuvent pas être synthétisés en interne dans les quantités requises par la cellule; par conséquent, ils doivent être acquis à partir de l'environnement extracellulaire.
En plus des nutriments essentiels, les cellules ont besoin d'autres nutriments que nous pouvons appeler des nutriments énergétiques, tels que les monosaccharides, les acides gras et / ou les acides aminés. Les cellules extraient d'énormes quantités d'énergie de ces nutriments, ce qui est utile pour mener à bien d'innombrables processus.
Les besoins en nutriments essentiels et en énergie peuvent être très variables selon le type de cellule en question, surtout s'il s'agit de cellules animales (généralement hétérotrophes) ou végétales (typiquement autotrophes)..
En plus des nutriments mentionnés, il existe un autre élément fondamental de la vie cellulaire: l'eau. Toutes les cellules, quel que soit leur organisme, doivent se trouver dans des environnements aqueux et il n'est pas surprenant que c'est là que les nutriments dont elles ont besoin doivent être dissous ou solubilisés..
Les conditions d'un tel environnement aqueux, comprendre le pH, l'osmolarité, la température, la densité et la concentration des nutriments, déterminent, dans une large mesure, les besoins nutritionnels et énergétiques d'une cellule.
La nutrition cellulaire consiste essentiellement en trois processus fondamentaux:
- l'absorption ou le transport de nutriments dans le cytosol
- le traitement de ces nutriments
- excrétion ou élimination des déchets ou des matières non utilisées
Le stade d'absorption ou de transport des nutriments vers le cytosol est atteint grâce à des processus endocytaires, à travers lesquels les cellules peuvent introduire des molécules complexes petites, moyennes et même grandes ou d'autres cellules entières!
L'endocytose peut être par phagocytose, qui est l'absorption de particules (ou d'une autre cellule) ou par pinocytose, qui est l'absorption de particules liquides.
Ces deux processus peuvent être très non spécifiques, sauf s'ils impliquent la présence de récepteurs et de ligands spéciaux, de sorte qu'une reconnaissance spécifique des molécules à transporter à travers la membrane se produit..
L'endocytose, quel qu'en soit le type, consiste en un «repliement» de la membrane plasmique autour du matériau qui sera endocytosé et en la formation d'une «vésicule» internalisée dans la cellule. Ces vésicules sont transportées en interne par la voie endocytaire, dont la destination finale est généralement le lysosome.
Les lysosomes sont des organites cellulaires chargés de nombreuses enzymes hydrolytiques responsables de la dégradation ou de la «digestion» des matériaux internalisés et de la libération ultérieure des éléments fondamentaux qui les composent..
Certaines molécules, selon leurs caractéristiques physiques et chimiques, peuvent traverser librement la membrane cellulaire, elles y pénètrent donc par simple diffusion.
D'autres molécules ou composés nutritionnels du milieu extracellulaire entrent par transport actif ou par diffusion facilitée, ce qui signifie qu'il existe des systèmes spéciaux pour leur transport, qu'il nécessite ou non une dépense énergétique..
Lorsque les nutriments nécessaires sont introduits dans le cytosol par endocytose, ils sont décomposés en «parties plus petites» par les lysosomes ou par certaines enzymes libres du cytosol..
Ces "plus petites parties" sont ce que la cellule utilise comme source de carbone et d'énergie pour les processus métaboliques, soit pour l'extraction et / ou la conversion d'énergie, soit pour la synthèse de nouveaux éléments cellulaires..
Bien que les cellules soient très efficaces pour exploiter les nutriments qu'elles obtiennent autour d'elles, il existe souvent des molécules ou des composés qui ne peuvent pas être décomposés en parties plus petites, ou il y a simplement des substances produites lors de la dégradation qui peuvent être toxiques et doivent être éliminées..
Cette élimination est ce que nous appelons l'excrétion et consiste à extraire du milieu intracellulaire tout ce qui n'a pas été utilisé ou ce qui est un sous-produit «dangereux» du traitement des nutriments absorbés..
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