Cellule (biologie)
La cellule (en latin cellula signifie petite chambre) est l'unité structurale et fonctionnelle constituant tout ou partie d'un être vivant. Chaque cellule est un être vivant à part entière. La théorie cellulaire implique l'unité du vivant (tous les êtres vivants sont composés de cellules de structures semblables), l'homéostasie (une cellule ne peut survivre que dans un milieu stable présentant des caractéristiques physico-chimiques spécifiques à ses besoins) et remet en cause l'existence d'une limite bien définie entre la vie et la mort (ce qui peut poser des problèmes éthiques dans certains cas).
Le mot cellule vient de la « cellule » monastique. Il existe 3 lignées et 220 types de cellules (dont nous reparlerons plus loin) qui les rendent différentes entre elles.
| Sommaire |
Constitution d'une cellule
Toutes celles que nous connaissons (mis à part quelques types spéciaux de cellules) contiennent cependant certains composants communs :
- l'ADN, l'information génétique qui joue le rôle d'un plan pour les autres composants
- les protéines, le moteur de la cellule.
- les membranes cytoplasmiques, qui isolent la cellule de son environnement, agissent comme un filtre ou un système de communication avec l'extérieur, et compartimentent les cellules les plus complexes. Elles délimitent le milieu intérieur.
Les cellules ont également en commun certaines capacités:
- la reproduction cellulaire, par division de la cellule, appelée mitose.
- le métabolisme cellulaire, utilisant de la matière brute et de l'énergie pour produire des composants de la cellule, et rejetant des produits dérivés.
- la synthèse des protéines, par la transcription de l'ADN en ARN puis par la traduction par les ribosomes de l'ARN en protéine.
On estime qu'il y a 50 000 milliards de cellules dans le corps humain, subdivisés en 220 types différents, propres à autant de tissus. En effet, chaque type de cellule est propre au tissu dont il fait partie. Cette parenté est indiquée par les protéines qui couvrent la cellule.
Il existe deux organisations fondamentales de cellules : les procaryotes et les eucaryotes. Ces dernières sont les cellules plus évoluées et dont le noyau est entouré d'une membrane nucléaire. Les procaryotes sont les cellules plus primitives, possédant un noyau non-isolé par une membrane (les bactéries, par exemple). Ce dernier terme regroupe en réalité deux lignées : les eubactéries et les archéobactéries. On peut deux donc dire qu'il y a en tout trois lignées : eucaryotes, eubactéries et archabactéries. Il est généralement admis que ces trois lignées ont des ancêtres communs, ce qui permet de définir LUCA (Last Universal Cellular Ancestor). Les racines de l'arbre du vivant pourraient être constituées de deux branches, l'une menant aux procaryotes, l'autre menant aux archaebactéries, puis aux eucaryotes. D'autres auteurs soutiennent que les eucaryotes proviennent des procaryotes et archéa.
| Procaryotes | Eucaryotes | |
| organismes typiques | bactéries | protistes, champignons, plantes, animaux |
| taille typique | ~ 1-10 µm | ~ 10-100 µm |
| type de noyau | nucléoïde; pas de véritable noyau | vrai noyau avec double membrane |
| ADN | circulaire | molécules linéaires (chromosomes) avec des protéines histone |
| ARN/synthèse des protéines | couplé au cytoplasme | synthèse d'ARN dans le noyau synthèse de protéines dans le cytoplasme |
| ribosomes | 50S+30S | 60S+40S |
| structure cytoplasmatique | très peu de structures
| très structuré par des membranes intra celllulaires et un cytosquelette |
| mouvement de la cellule | flagelle fait de flagelline | flagelle et cils fait de tubuline |
| métabolisme | anaérobie ou aérobie | habituellement aérobie |
| mitochondries | aucune | de une à plusieurs douzaines |
| chloroplastes | aucun | dans les algues et les plantes |
| organisation | habituellement des cellules isolées | cellules isolées, colonies, organismes évolués avec des cellules spécalisées |
| division de la cellule | division simple | Mitose (réplication de la cellule) Méiose (menant à la formation de gamètes) |
La structure procaryote
- Le cytoplasme des procaryotes (le liquide formant la majeure partie du volume de la cellule) est diffus et granulaire, du fait que les ribosomes (usines à protéines) flottant dans la cellule.
- La membrane plasmique (une bicouche lipidique) isole l'intérieur de la cellule de son environnement, et sert de filtre et de porte de communication.
- Il y a souvent (pas chez les mycoplasmes, par exemple) une paroi cellulaire. Elle est formée de peptidoglycane chez les eubactéries, et joue le rôle de barrière supplémentaire contre les forces extérieures. Elle empêche également la cellule d'éclater sous la pression osmotique dans un environnement hypotonique.
- L'ADN des procaryotes se compose d'une molécule circulaire. Bien que sans véritable noyau, l'ADN est toutefois condensé en un nucléoïde.
Les procaryotes peuvent posséder un ADN extra-chromosomal, organisé en molécules circulaires appelées plasmides. Ils peuvent avoir des fonctions supplémentaires, telles que la résistance aux antibiotiques.
- Certains procaryotes ont un flagelle leur permettant de se déplacer activement, plutôt que de dériver passivement.
La structure eucaryote
- Le cytoplasme des eucaryotes n'est pas aussi granulaire que celui des procaryotes, puisqu'une majeure partie de ses ribosomes sont rattachés au réticulum endoplasmique.
- La membrane plasmique ressemble, dans sa fonction, à celle des procaryotes, avec quelques différences mineures dans sa configuration.
- La paroi cellulaire quand elle existe (végétaux) est composée de polysaccharides, principalement la cellulose.
- L'ADN des eucaryotes est organisé en une ou plusieurs molécules linéaires, très condensées, enroulées autour d'histones. Tous les chromosomes de l'ADN sont stockés dans le noyau, séparés du cytoplasme par une membrane. Les eucaryotes ne possèdent pas de plasmides : seuls quelques organites peuvent contenir de l'ADN.
- Les eucaryotes peuvent devenir mobiles, en utilisant un cil ou un flagelle. Leur flagelle est plus évolué que celui des procaryotes.
Les eucaryotes contiennent plusieurs organites ayant des fonctions spécifiques. Ces organites sont séparés les unes des autres, ainsi que du cytoplasme, par des membranes.
- Le réticulum endoplasmique (RE) est un extension de la membrane du nucleus. le RE est divisé en RE lisse et RE rugueux, en fonction de son apparence au microscope. La surface du RE rugueux est couverte de ribosomes qui insèrent les protéines fraîchement synthétisées dans le RE. À travers le RE, les protéines sont transportées vers leur destination.
- L'appareil de Golgi est une extension du RE qui transforme et transporte les protéines vers la membrane plasmique.
- Les mitochondries jouent un rôle important dans le métabolisme de la cellule. Dérivées des bactéries, elles contiennent leur propre petite partie d'ADN (l'ADN mitochondrial).
- Le cytosquelette permet à la cellule de conserver sa forme. Il est également important lors de la division de la cellule, et dans le système de transport intracellulaire.
- Les chloroplastes sont présents dans les plantes et les algues. Ils collectent l'énergie lumineuse et la convertissent en énergie chimique utilisée par le reste de la cellule. Comme ils sont dérivés de cyanobactéries, ils contiennent également de l'ADN.
Les eucaryotes peuvent former des colonies multicellulaires. Ces colonies consistent soit en des groupes de cellules identiques, capables de rester en vie une fois séparées de la colonie principale, soit en des groupes de cellules spécialisées interdépendantes. Ce second type forme les organismes les plus évolués, tels que les plantes, les animaux, et le lecteur de cet article...
| 1. Nucléole | Image manquante Cellule.png image:Cellule.png |
| 2. Noyau | |
| 3. Ribosome | |
| 4. Vésicule | |
| 5. Réticulum endoplasmique granuleux | |
| 6. Appareil de Golgi | |
| 7. Microtubule | |
| 8. Réticulum endoplasmique lisse | |
| 9. Mitochondrie | |
| 10. Vacuole | |
| 11. Cytoplasme | |
| 12. Lysosome | |
| 13. Centriole |
Les archéobactéries
Les archéobactéries (archaea) sont considérées comme similaires à certains des premiers organismes qui existèrent sur Terre. Selon la théorie commune, elles sont les ancêtres des procaryotes. En engloutissant certains procaryotes, elles ont pu acquérir de nouvelles fonctions, et gagner en complexité (cf Théorie endosymbiotique). Chez les eucaryotes, les mitochondries et les chloroplastes, par exemple, ne sont que des bactéries adaptées. Aujourd'hui, les archaebactéries ne peuvent survivre que dans des environnements extrêmes, geysers, fumeurs noirs. Elles peuvent résister à des pressions et des températures extrêmes, et avoir un métabolisme basé sur le méthane ou de soufre.
La composition chimique des cellules
| Pourcentage de la masse totale | Composants |
|---|---|
| Eau | 70% |
| Protéines | 18% |
| Lipides | 5% |
| ADN | 0.25% |
| ARN | 1.1% |
| Polyosides | 2% |
| Molécules simples (acides aminés, acides gras, glucose) | 3% |
| Ions minéraux | 1% |
Historique
- 1665 : Robert Hooke découvre des cellules dans du liège, puis dans des plantes vivantes, en utilisant les premiers microscopes.
- 1839 : Theodor Schwann découvre que les plantes et les animaux sont tous faits de cellules, concluant que la cellule est l'unité commune de structure et de développement, ce qui fonda la théorie cellulaire. Il donna son nom aux cellules de Schwann.
- La croyance selon laquelle des formes de vie peuvent apparaître spontanément (génération spontanée) fut réfutée par Louis Pasteur (1822-1895).
- 1858 : Rudolph Virchow affirma que les cellules naissent du résultat de la division cellulaire (« omnis cellula ex cellula »).
Théorie cellulaire
- La cellule est l'unité constitutive des organismes vivants ; elle en est aussi l'unité fonctionnelle.
- L'organisme dépend de l'activité des cellules isolées ou groupées en tissus pour assurer les différentes fonctions.
- Les activités biochimiques des cellules sont coordonnées et déterminées par certaines structures présentes à l'intérieur des cellules.
- La multiplication des cellules permet le maintien des organismes et leur multiplication.
Types de cellules
Les cellules portent un nom différent selon leur fonction dans un organisme. Ce nom se termine fréquemment en « -cyte » :
- Bactérie
- Gamète (spermatozoïde et ovule), ou cellules reproductrices
- leucocyte
- lymphocyte
- Neurone, unité de base du tissu nerveux, servant à transporter les informations
- Globule rouge, ou hématie, ou érythrocyte, servant à transporter l'oxygène dans le sang
Voir aussi
Liens internes
- Biologie ;
- Biologie cellulaire ;
- Cellule souche
- Cellule végétale ;
- Cellule animale ;
- Respiration cellulaire
- Unicellulaire ;
- Levure.
Liens externes
- Voir un schéma détaillé d'une cellule animale. ou d'une cellule végétale.