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Les cellules, preuves de l'unité du monde vivant

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Objectif

Découvrir que la cellule est l’unité structurale commune à tous les êtres vivants.

Points clés
  • Les organismes vivants composés d’une cellule sont les êtres unicellulaires et ceux de plusieurs cellules sont les êtres pluricellulaires.
  • Les cellules semblent très différentes selon les êtres vivants, elles n’en possèdent pas moins une structure globale semblable : elles sont toutes délimitées par une membrane plasmique qui renferme un cytoplasme liquide et du matériel génétique.
  • La présence/absence d’organites peut nous donner des informations sur le type d’organisme observé : procaryote (pas de noyau), eucaryote animal (un noyau mais pas de chloroplaste, pas de vacuole ni de paroi) ou eucaryote végétal (un noyau et présence de chloroplaste, de vacuoles et d’une paroi).
Pour bien comprendre
  • Microscopie optique et électronique
  • Les procaryotes
  • Les eucaryotes
1. Les différents organismes

La cellule est l'élément constitutif de base de tous les êtres vivants. Elle peut être isolée ou être associée à plusieurs autres cellules.

a. Organisme unicellulaire

Tous les êtres vivants possèdent des éléments communs, les cellules, visibles uniquement au microscope et comportant des formes et des tailles différentes selon les espèces.

Lorsque la cellule constitue à elle seule un organisme, on parle d'organisme unicellulaire. On en rencontre aussi bien chez les végétaux (exemple : Pleurocoques) que chez les animaux (exemple : Paramécie). Les êtres unicellulaires se déplacent et se reproduisent de la même manière que les autres êtres vivants.

Exemple : la paramécie, un être unicellulaire animal.

La paramécie
b. Organisme pluricellulaire

Lorsqu'un être est constitué de plusieurs ou de nombreuses autres cellules, on parle d'organisme pluricellulaire.

Exemple
Volvox, une algue verte marine, est un assemblage très primitif de 1 000 à 3 000 cellules.

Volvox, une algue verte
2. Des caractéristiques communes à toutes les cellules vivantes

Le contenu cellulaire se trouve à l'intérieur d'une sorte de petit sac dont la limite extérieure est la membrane plasmique. Cette membrane est indispensable pour garantir l'intégrité de la cellule. Dès qu'elle est lésée, le contenu cellulaire s'échappe et la cellule meurt.

La cellule est le lieu de nombreux échanges d'ions au prix d'une dépense considérable d'énergie. Grâce à la membrane plasmique, la composition du milieu intracellulaire (à l’intérieur de la cellule) est constamment très différente de la composition du milieu extérieur (à l'extérieur de la cellule), celle-ci contrôle les échanges. Ce maintien « hors équilibre » est une propriété essentielle du vivant.

L'intérieur de toute cellule vivante est constitué du hyaloplasme, une substance semi-liquide dans laquelle baigne les différents éléments cellulaires.

Toutes les cellules vivantes contiennent également du matériel génétique (sous forme d'ADN ou d'ARN, libre ou enfermé dans un noyau).

3. Les différences entre procaryotes et eucaryotes
a. Chez les eucaryotes, des organites disséminés dans le hyaloplasme

Le contenu cellulaire des eucaryotes est constitué du hyaloplasme (sorte de gel translucide) dans lequel « baignent » des organites.

Les organites sont les structures cellulaires que l’on retrouve dans la cellule et qui assurent des fonctions particulières. Le contenu cellulaire est compartimenté.

L'ensemble « hyaloplasme + organites » constitue le cytoplasme. Parmi les organites communs aux cellules végétales et aux cellules animales on trouve :

  • le noyau, qui contient l'information génétique ;
  • le réticulum endoplasmique, sorte de réseau de fins canalicules dans lequel circulent notamment les protéines destinées à l'exportation ;
  • les ribosomes, minuscules structures globuleuses impliquées dans la traduction de l'information génétique en protéines ;
  • les mitochondries, impliquées dans la respiration, donc dans la production d'énergie à partir des nutriments.

Organisation des cellules animale et végétale


Les organites ont chacun des fonctions précises. Voici quelques exemples :

Noyau Mitochondrie Réticulum endoplasmique Appareil de Golgi Chloroplaste
renferme le matériel génétique (ADN) lieu de production de l'énergie cellulaire fabrication de protéines fabrication de diverses substances lieu de la photosynthèse : fabrication de l'amidon

Voici les organites que l’on retrouve spécifiquement chez les cellules végétales :

  • les chloroplastes, organites munis de nombreux replis membranaires et contenant de la chlorophylle (apporte une couleur verte).
  • la paroi, elle entoure la membrane plasmique vers l'extérieur. La structure composite de cette paroi lui confère des propriétés telles qu'elle ne s'oppose pas à la croissance de la cellule tout en constituant un cadre relativement rigide.
  • la vacuole, sorte de poche contenant diverses substances diluées dans l'eau. Elles occupent souvent une grande partie du volume de la cellule végétale.
b. Chez les procaryotes, une structure simple, non compartimentée

Les procaryotes sont des micro-organismes unicellulaires que l’on nomme bactéries.

L’étude des bactéries au microscope électronique montre qu’elles ne sont pas compartimentées. Elles n’ont pas d’organites. Elles n’ont même pas de noyau. Elles sont entourées d’une paroi et d’une membrane plasmique. Leur matériel génétique (chromosome) circule librement dans le cytoplasme.


Une bactérie

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