CELLULE

La cellule est l’unité de base de tous les êtres vivants. Les organismes les plus simples, comme les microbes, n’ont qu’une seule cellule (organisme unicellulaire) ; un mammifère ou un arbre en[...]

Toute cellule provient d’une autre cellule

Les progrès effectués en matière de description des cellules sont liés aux progrès de la microscopie. En 1665, l’Anglais Robert Hooke observe pour la première fois au microscope une coupe fine d’écorce de liège, et y voit l’empilement de sortes de petites boîtes vides. Il les appelle « cellules », par analogie avec les cellules d’un monastère. Mais les cellules de Hooke ne sont pas les cellules des biologistes actuels : Hooke examine en effet l’enveloppe inerte (la paroi) qui entoure et protège les véritables cellules végétales lorsqu’elles sont vivantes. Les premières descriptions d’organismes unicellulaires, vivant dans l’eau, comme les amibes,[...]

Une anatomie commune à toutes les cellules

Que la cellule soit végétale, animale, microbienne ou provienne d’un champignon, elle possède toujours les trois propriétés essentielles suivantes :

- toute cellule est limitée par une membrane dite cellulaire qui isole du milieu extérieur (extracellulaire) le milieu intérieur de la cellule (intracellulaire) où se produisent toutes les opérations chimiques nécessaires aux manifestations de la vie (métabolisme). Cette membrane est très riche en lipides ;

- la membrane[...]

Cellules procaryotes et cellules eucaryotes

Il existe deux grands types de cellules. Cette distinction est fondée sur l’absence ou la présence d’une organisation intracellulaire. Certaines cellules ne possèdent pas de véritable organisation. Elles sont en particulier dépourvues d’enveloppe (le noyau) qui protégerait leur ADN. Elles sont de ce fait appelées cellules procaryotes (du grec prôtos, « avant », et karuon, « noyau »). Le monde des cellules procaryotes correspond au monde microbien. Ces cellules sont isolées, même si elles peuvent se regrouper en amas ou en chaînes. Elles sont de petite taille, de l’ordre de quelques micromètres (millièmes de millimètre). La seule organisation que présentent ces cellules est la membrane cellulaire externe. Les cellules procaryotes sont en général situées à l’intérieur d’une enveloppe rigide protectrice, la paroi, qui leur donne une forme caractéristique (ronde ou en bâtonnet). Les premières cellules apparues sur Terre, il y a environ 3,5 milliards d’années, étaient des cellules procaryotes.

D’autres cellules ont en revanche une structure complexe. À l’intérieur[...]

Structure d’une cellule eucaryote type

Au milieu du 19^e siècle, l’intérieur de la cellule paraissait transparent et on ne voyait que le noyau au microscope. Puis, grâce à des colorants, on a découvert d’autres petites structures dans la cellule, les organites, animées d’une agitation permanente. On pensait donc qu’une cellule était un simple sac d’enzymes (des molécules qui effectuent les opérations chimiques du métabolisme) et de petites molécules organiques en solution dans de l’eau salée (le cytoplasme), dans lequel flottaient le noyau (qui contient l’ADN) et les organites. En 1950, des chercheurs étudiant la cellule avec un microscope électronique grossissant plusieurs dizaines de milliers de fois ont été surpris de découvrir un monde d’organites de taille et de forme diverses (lamelles, vésicules, etc.), mais utilisant toutes des membranes qui ressemblent à la membrane cellulaire. La membrane cellulaire externe elle-même et les organites de l’intérieur de la cellule sont fortement organisés et reliés entre eux en une véritable architecture, une sorte de réseau de membranes. Cette architecture intracellulaire est stabilisée par une sorte de squelette constitué de protéines, le cytosquelette. Pratiquement, aucune molécule ni aucune structure ne sont vraiment libres dans la cellule ; toutes sont liées d’une manière ou d’une autre à un organite, une membrane ou au cytosquelette. L’ensemble est animé de mouvements incessants : il existe une véritable anatomie dynamique des cellules. Les cellules eucaryotes contiennent toujours les mêmes organites.

La membrane cellulaire, qu’on appelle aussi membrane plasmique, entoure et délimite la cellule. Elle est composée essentiellement de lipides et de protéines membranaires. Les lipides forment une couche imperméable qui assure la séparation entre les milieux intracellulaire et extracellulaire. Mais des dispositifs spéciaux faits de protéines insérées dans la membrane forment des sortes de portes qui permettent le passage des substances, ions, molécules organiques et gaz nécessaires au métabolisme.

Le milieu intérieur, limité par la membrane cellulaire, est appelé cytoplasme. C’est un milieu aqueux, salin, visqueux qui baigne les organites et est de composition complexe. Sur le plan chimique, il contient les petites molécules nécessaires au métabolisme et les enzymes. Sur le plan de l’organisation, il baigne les organites.

Les cinq principaux types d’organites sont :

- le noyau, organite le plus volumineux, qui contient l’information génétique sous forme d’[...]

Vie et mort des cellules

La vie de la cellule nécessite des échanges entre celle-ci et le milieu extracellulaire qui apporte les ressources essentielles. Ces ressources sont utilisées en particulier pour assurer le métabolisme cellulaire.

Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans les tissus des organismes vivants, et en réalité dans chaque cellule. Ces réactions peuvent concerner la production d’énergie utilisable par la cellule, des synthèses (protéines, lipides, sucres, nombreuses autres molécules organiques), des échanges avec le milieu extracellulaire et encore de nombreux processus de dégradation de molécules. À chaque instant, des milliers de réactions chimiques s’effectuent simultanément et de façon coordonnée dans la cellule. Ces réactions sont rendues possibles grâce à la présence et à l’action de protéines, les enzymes, qui accélèrent chacune d’elles spécifiquement.

On distingue classiquement le métabolisme dit « de ménage » et le métabolisme lié à une fonction spécifique. Le fonctionnement cellulaire « de ménage » est commun à toutes les cellules. Il consiste en la synthèse des molécules - la transformation de l’énergie potentielle de molécules comme le glucose en une forme utilisable - et en production d’énergie utilisable. Ce dernier mécanisme est assuré par deux processus communs à toutes les cellules, la respiration et la fermentation. Chez les végétaux, la photosynthèse utilise l’énergie de la lumière et la transforme en énergie utilisable dans les chloroplastes.

Le métabolisme lié à une fonction spécifique utilise les matériaux et l’énergie produits par l’activité de ménage. Il consiste en des réponses d’adaptation à une situation nouvelle (au stress, à une hormone, etc.) et en des productions caractéristiques d’une différenciation cellulaire donnée (production de bile par les cellules[...]

La communication entre cellules

La communication entre les cellules est indispensable chez les êtres pluricellulaires. Elle permet en effet la coordination de l’activité des différents organes et donc le bon fonctionnement de l’organisme dans son ensemble (par exemple le contrôle de la glycémie).

Il existe quatre modes de communication cellulaire : la communication par contact entre cellules, la communication paracrine (c’est-à-dire dans le voisinage immédiat), la communication endocrine ou hormonale (des messagers chimiques agissant à distance en circulant dans le sang) et la communication nerveuse (le signal nerveux passant d’une cellule à une autre au niveau des contacts appelés synapses). Les trois premiers modes de communication sont communs aux végétaux et aux animaux. La communication nerveuse est spécifique aux cellules animales.

Dans la grande majorité des cas, la communication se fait par l’intermédiaire de messagers[...]

Différenciation cellulaire

Tout organe d’un animal ou d’un végétal est composé de différents tissus, eux-mêmes formés d’une multitude de cellules de type et d’apparence souvent différents : une cellule nerveuse a peu de points communs avec un globule blanc, et au moins 20 sortes de cellules constituent la peau. Il en est de même de la distinction entre un grain de pollen et la cellule d’une feuille de la même plante, par exemple. Ces éléments sont pourtant issus d’une même et unique cellule originelle : l’œuf issu de la fécondation. On parle donc de différenciation. Ce processus intervient au cours de la vie embryonnaire,[...]