Organisation de la cellule - 1e L
Classe:
Première
Introduction
Tous les organismes vivants pluricellulaires (formés de plusieurs cellules) comme unicellulaires (une seule cellule), sont constitués de cellule (s).
Les cellules sauf quelques exceptions (cellule œuf de poule), sont invisibles à l'œil nu.
Leur observation nécessite donc l'utilisation du microscope optique. La science qui étudie la cellule est la cytologie.
La cellule est la plus petite unité structurale et vivante de tous les organismes vivants.
I. Les structures cellulaires
La structure est l'organisation de la cellule au microscope optique.
1. Observation de la structure de quelques cellules
a. Cellules de l'épithélium buccal
La préparation montre de nombreuses cellules aplaties dont les bords sont parfois accidentellement repliés. Chaque cellule comprend :
$-\ $Un noyau : De forme sphérique ou ovoïde, renfermant un ou deux globules appelés nucléoles.
$-\ $Un cytoplasme : Clair, avec de nombreuses granulations.
$-\ $Une membrane plasmique : Très fine, entourant le tout.
b. Cellules d'épiderme de bulbe d'oignon
L'épiderme d'oignon est formé d'une couche unique de cellules polyédriques allongées. Une cloison incolore d'épaisseur uniforme sépare les cellules : c'est la paroi pectocellulosique.
La membrane plasmique tapissée sur la face interne de la cellule est nettement visible lorsque la cellule est en état de plasmolyse.
Dans le contenu cellulaire on distingue aisément le noyau, tantôt circulaire et central, tantôt aplati et appliqué contre la paroi.
Les nucléoles généralement au nombre de deux, sont bien visibles.
L'observation de la cellule d'épiderme de bulbe d'oignon colorée au rouge neutre montre la présence d'une grande cavité : c'est la vacuole.
L'observation de la cellule d'épiderme d'oignon colorée au vert de Janus montre des filaments de couleur verdâtre appelés mitochondries.
Quant à la cellule d'épiderme qui est colorée au tétraoxyde d'osmium, on observe des saccules empilés (dictyosomes) dont l'ensemble constitue l'appareil de Golgi.
Remarque :
$-\ $Le rouge neutre met en évidence la vacuole.
$-\ $Le vert de Janus : Met en évidence la mitochondrie
$-\ $Le tétraoxyde d'osmium : Met en évidence l'appareil de Golgi.
$-\ $Le bleu de méthylène : Met en évidence le noyau.
Ces substances pénètrent à l'intérieur des cellules sans les tuer : ce sont des colorants vitaux.
c. Cellule d'élodée
L'observation d'une cellule d'élodée sans colorant montre en plus des éléments cités en haut, la présence de structures sphériques de couleur verte : ce sont les chloroplastes.
Remarque :
Une cellule, qu'elle soit animale ou végétale, présente donc $3$ caractéristiques fondamentales : une membrane plasmique qui délimite la cellule du milieu extracellulaire, une information génétique $(ADN)$ et un cytoplasme dans lequel se déroulent les réactions du métabolisme.
Selon l'organisation du noyau on distingue deux grands types de cellules :
$-\ $Les cellules procaryotes (qui ont un faux noyau) : Ce sont des cellules dont l'information génétique $(ADN)$ n'est pas délimitée par une enveloppe nucléaire.
Elles n'ont pas d'organites.
Exemple :
Les bactéries.
$-\ $Les cellules eucaryotes (qui ont un vrai noyau) : Ce sont des cellules dont l'information génétique est délimitée par une enveloppe nucléaire.
Elles ont donc vrai un noyau et des organites.
Exemple :
Un lymphocyte.
Un organite est un compartiment de la cellule spécialisée dans des fonctions précises. Il peut être délimité par une membrane simple (RE, appareil de Golgi, etc.) ou par une enveloppe (noyau, mitochondrie, etc.)
2. Comparaison de la structure de la cellule animale et de la cellule végétale au microscope optique
La cellule végétale présente une forme hexagonale alors que la cellule animale a souvent une forme ronde.
On note également la présence d'une vacuole de grande taille chez la cellule végétale et une vacuole de petite taille chez la cellule animale.
La cellule végétale a une également des chloroplastes que la cellule animale n'a pas.
II. Les ultrastructures cellulaires
C'est l'organisation de la cellule vue au microscope électronique.
Les images obtenues au microscope électronique donnent plus de détails sur l'organisation cellulaire.
Ces images sont appelées électronographies.
1. Ultrastructure de la paroi pectocellulosique
La paroi pectocellulosique ou paroi squelettique n'existe que chez la cellule végétale, d'où son nom de paroi végétale.
Elle apparait constituée de deux lamelles cellulosiques unies par un ciment pectique.
Elle n'est pas continue, elle est par endroits perforée de trous appelés plasmodesmes.
Au niveau des angles, le ciment pectique se liquéfie formant les méats.
La paroi pectocellulosique assure la protection mécanique de la cellule.
2. Ultrastructure de la membrane plasmique
Au microscope électronique, la membrane plasmique semble constituée de deux feuillets sombres, séparés par un feuillet clair.
$\longrightarrow\ $Interprétation classique de la membrane plasmique (modèle de Danielli et Dawson)
Danielli et Dawson, deux biologistes américains, ont imaginé en $1935$ un modèle de la membrane plasmique dans lequel une double couche (bicouche) de molécules de lipides est prise en sandwich dans une double couche de molécules de protéines filamenteuses.
La bicouche lipidique étant constituée de molécules de phospholipides disposées côte à côte avec deux pôles : un pôle (ou tête) hydrophile et un autre pôle (ou queue) hydrophobe.
Les têtes hydrophiles s’associent pour former deux couches sombres séparées par une couche claire formée par queues hydrophobes.
Cependant, la bicouche de pôles hydrophobes des phospholipides si elle continue, constituerait une barrière complètement fermée, qui ne laisserait pas passer l'eau, ce qui n'est pas conforme aux propriétés de perméabilité de la membrane.
C'est pourquoi cette interprétation est aujourd’hui abandonnée au profit de l'interprétation moléculaire moderne proposée par Singer et Nicholson
$\longrightarrow\ $Interprétation moderne de la membrane plasmique (modèle de Singer et Nicholson)
En $1972$, Singer et Nicholson proposèrent que les protéines sont soient réparties à la périphérie (Protéines périphériques), soit insérées dans la double couche de lipide (protéines intramembranaires).
Certaines protéines (pompes membranaires) traversent complètement la double couche de phospholipides, d'autres sont simplement incluses dans une des deux couches.
Singer et Nicholson ont aussi démontré que les molécules de protéines et de lipides peuvent se déplacer librement au sein de la membrane : ce qui confère à la membrane un modèle en « mosaïque » appelé « mosaïque fluide ».
Le modèle de Singer et Nicholson est actuellement considéré comme le modèle le plus performant.
Il a été confirmé par un grand nombre d'observations physico-chimiques et au microscope électronique.
La membrane plasmique a plusieurs rôles :
$-\ $Elle délimite la cellule du milieu extracellulaire.
$-\ $Elle permet à la cellule d'effectuer des échanges (eau, éléments nutritifs et déchets) avec son milieu extracellulaire.
$-\ $Elle joue également un rôle de barrière sélective en laissant passer certaines substances et en retenant d'autres.
3. Ultrastructure du noyau
L'espace nucléaire, appelé nucléoplasme est délimité par une enveloppe nucléaire.
Cette dernière est percée de trous appelés pores nucléaires qui assurent le passage de petites molécules $(ARN)$, du nucléoplasme vers le cytoplasme.
On y observe le (s) nucléole (s) et de la chromatine formée d'une association d$ADN$ et des protéines.
La membrane externe porte des ribosomes et se prolonge par le réticulum endoplasmique granuleux.
Le noyau a plusieurs rôles :
$-\ $Il contient l'information génétique.
$-\ $Il assure la croissance de la cellule.
$-\ $Il intervient dans la division cellulaire.
$-\ $Il assure la survie de la cellule.
Remarque :
Dans le nucléoplasme, on retrouve le nucléole de forme ovoïde. Il est constitué d$ARN$ et de protéines.
4. Ultrastructure du cytoplasme
Au microscope optique, le cytoplasme présente un aspect apparemment homogène.
Par contre au microscope électronique, on découvre un système complexe de membranes doubles unies entre elles en un réseau continu : c'est le réticulum endoplasmique, baignant dans une substance claire, fluide, sans structure apparente : le hyaloplasme.
Dans le cytoplasme, on observe des ribosomes parfois accolés sur la membrane du réticulum endoplasmique.
On observe ainsi deux types de réticulum endoplasmique : le réticulum endoplasmique lisse sans ribosomes et le réticulum endoplasmique granuleux ou rugueux encore appelé ergastoplasme qui est associé à des ribosomes.
Le hyaloplasme est le siège de nombreuses réactions métaboliques.
Il renferme des réserves sous forme de globules lipidiques et des grains de glycogène.
Le $REG$ participe à la synthèse des protéines qu'il transporte jusqu'à l'appareil de Golgi.
Quant au $REL$, il participe à la fabrication des phospholipides membranaires.
Les ribosomes participent à la synthèse des protéines avec les $ARN$ messagers et les $ARN$ de transfert issus du noyau.
5. Ultrastructure de l'appareil de Golgi
L'appareil de Golgi est formé d'un ensemble de sous-structures appelées dictyosomes.
Un dictyosome est formé d'un empilement de saccules. Ces saccules sont recourbés ; c'est ce qui donne au dictyosome sa forme caractéristique.
L'extrémité des saccules forme de petites vésicules golgiennes qui s'éloignent du dictyosome.
L'appareil de Golgi permet la maturation des protéines qu'il reçoit du $REG$, par l'intermédiaire des vésicules de transition, puis il trie et emballe ces protéines dans les vésicules golgiennes.
Les protéines sont alors déversées hors de la cellule par exocytose, ou restent dans la cellule sous forme de lysosomes.
Les lysosomes sont des vésicules formées par l'appareil de Golgi, qui contiennent des enzymes digestives détruisant les déchets cellulaires et les corps étrangers issus de la phagocytose.
Remarque :
Les organites à enclaves comme le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi ainsi que les vacuoles forment ce qu'on appelle le système vacuolaire.
Les vacuoles correspondent soit à des dilatations locales du réticulum endoplasmique, soit à des dilatations de la membrane plasmique et sont délimitées par une membrane, le tonoplaste.
Elles contiennent de l'eau, des substances de réserve, mais également des déchets y sont stockés par la cellule.
6. Ultrastructure de la mitochondrie
La mitochondrie, organite en forme de bâtonnet, est délimitée par deux membranes : une membrane externe continue et une membrane interne qui se replie pour former des crêtes mitochondriales à l'intérieur d'un espace appelé matrice.
On retrouve dans la mitochondrie, des ribosomes et de l$ADN$ en petite quantité.
La mitochondrie fabrique l'énergie dont la cellule a besoin, sous forme d'$ATP$ lors de la respiration cellulaire à partir de la dégradation du glucose en présence de dioxygène.
7. Ultrastructure du chloroplaste
L'ultrastructure du chloroplaste montre qu'il est entouré d'une enveloppe dont la membrane interne forme des lamelles longitudinales appelées thylakoïdes.
Dans la substance fondamentale ou stroma, baignent des disques contenant de la chlorophylle appelé granas (granum). Le chloroplaste contient également des grains d'amidon.
Rôle :
Le chloroplaste est le siège de la photosynthèse.
8. Ultrastructure du centrosome
Le centrosome est constitué de deux centrioles perpendiculaires.
Le centrosome apparait comme un long cylindre dont la paroi est constituée de $9$ triplets de microtubules.
Rôle :
Intervient dans la formation du fuseau de division lors de la mitose.
III. Comparaison entre cellule animale et cellule végétale au microscope électronique
Les cellules animale et végétale ont en gros la même organisation au microscope optique avec la présence d'une membrane plasmique, d'un noyau, d'un nucléole, d'un cytoplasme, des mitochondries, d'un appareil de Golgi.
Cependant on note quelques différences : la cellule végétale présente une paroi pectocellulosique et des chloroplastes alors que la cellule animale ne les a pas.
La cellule végétale a également une grande vacuole, tandis que la cellule animale a une petite vacuole. Dans la cellule animale on note la présence du centrosome qui est absent chez la cellule végétale.
Conclusion
La cellule qu'elle soit animale ou végétale présente 3 éléments caractéristiques : la membrane plasmique, le cytoplasme et le noyau. Cependant certaines cellules ont un faux noyau (procaryotes) et d'autres un vrai noyau (eucaryotes).
Dans les cellules eucaryotes, on observe en détail grâce au microscope électronique, un ensemble d'organites remplissant différentes fonctions.
Commentaires
Traoré (non vérifié)
jeu, 02/02/2023 - 19:51
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Anonyme (non vérifié)
mer, 10/04/2023 - 18:46
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Penda Amadou Ndiaye (non vérifié)
ven, 08/02/2024 - 16:13
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