Qu'est-ce que le cytosol?

Le cytosol est la partie liquide de la cellule qui se trouve en dehors du noyau et les structures recouvertes de membranes, appelées organites. C'est un gel dans lequel se déroule l'essentiel du métabolisme de la cellule. Environ 70% du volume d'une cellule animale est composé de cytosol, aussi appelé fluide intracellulaire .

Le liquide intracellulaire était à l'origine connu sous le nom de protoplasme avant que l'on en sache beaucoup sur le contenu des cellules. Le cytoplasme est un terme plus spécifique pour désigner le contenu d'une cellule dans la membrane cellulaire, à l'exclusion du noyau. La matrice cytoplasmique est un autre terme pour le cytosol.

Une grande partie de cette matrice cellulaire est composée d’eau, mais elle contient de nombreuses substances. Il existe des ions, de petites molécules organiques et des molécules plus grosses, telles que les protéines solubles dans l'eau. Les filaments qui composent le cytosquelette se retrouvent également dans la matrice cytoplasmique.

La concentration en ions à l'intérieur du cytosol peut différer grandement de celle à l'extérieur de la cellule. Cela peut avoir des implications physiologiques pour l'organisme. Par exemple, la concentration en ions potassium positifs est beaucoup plus élevée, tandis que la concentration en ions sodium négative est beaucoup plus basse. La cellule pompe les ions négatifs de sodium et de chlorure hors de la cellule pour les empêcher de absorber des quantités excessives d'eau.

Il y a très peu de calcium dans le cytosol. Le calcium est un messager secondaire commun, transmettant des signaux provenant de l'extérieur de la cellule à des cibles intracellulaires, qui transmettent eux-mêmes des signaux à des molécules, afin d'initier ou de terminer des réactions. La liaison d'une hormone à un récepteur de la membrane cellulaire est un moyen d'activer la signalisation du calcium.

Un métabolisme cellulaire important a lieu au sein des membranes cellulaires, dans des organites tels que les mitochondries ou le réticulum endoplasmique (ER). Des études sur la levure ont toutefois montré que l'essentiel du métabolisme cellulaire se faisait dans le cytosol. Dans celui-ci, de petites molécules sont dégradées ou synthétisées pour fournir les blocs de construction de molécules plus grosses, appelées macromolécules . Une protéine est un exemple de macromolécule et la synthèse de la protéine se produit dans la matrice cytoplasmique.

Il semble que la concentration de molécules dans le cytosol soit très élevée, ce qui conduit à un phénomène appelé encombrement macromoléculaire. Cela signifie qu'une molécule individuelle a moins de temps pour effectuer sa réaction, augmentant ainsi la concentration relative d'autres molécules. Les estimations des taux de liaison aux protéines et des réactions chimiques effectuées dans le cadre d'essais biochimiques expérimentaux peuvent ne pas s'appliquer à ce qui se passe réellement dans une cellule en raison de cet effet de surpopulation.

Il existe de grands complexes dans la matrice cytoplasmique. Par exemple, il existe des protéasomes . Ce sont de grands assemblages de complexes protéiques qui dégradent les protéines présentes dans le cytosol. En outre, d'autres protéines ayant des fonctions similaires s'assemblent en complexes, de sorte qu'elles peuvent transmettre leur produit directement d'une enzyme à l'autre. Cela rend la réaction globale plus efficace et est connu sous le nom de canalisation .