Cellule (biologie)

La cellule (en latin cellula signifie petite chambre) Le mot cellule tire son nom de l'aspect en « cellule » monastique et est dû à Hooke 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 de tout le vivant : tous les êtres vivants sont composés de cellules dont la structure fondamentale est commune ainsi que l'homéostasie du milieu intérieur, milieu de composition physico-chimiques stable et propice au développement des cellules.

Les cellules proviennent de 3 lignées embryologiques distinctes : endoderme, mésoderme et ectoderme et plusieurs centaines de types de cellules existent à l'état adulte (environ 220 pour l'homme).

Constitution d'une cellule

Toutes les cellules contiennent certains composants fondamentaux communs :

l'ADN, l'information génétique qui contient l'information permettant de coder les autres composants,
les protéines, enzymatiques ou constitutives.
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, pour convertir de l'énergie en énergie cellulaire (gradients ioniques, ATP), à partir des éléments de la digestion ou de l'énergie solaire pour les cellules végétales, 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 types fondamentaux de cellules selon qu'elles possèdent ou non un noyau :

les procaryotes dont l'ADN est libre dans le cytoplasme (les bactéries, par exemple). Les procaryotes sont des cellules plus primitives, qui sont apparues en premier au cours de l'évolution. Ce groupe se subdivise en deux autres : celui des eubactéries et celui des archéobactéries.
les eucaryotes dont le noyau est entouré d'une membrane nucléaire.

**Principales différences entre les cellules procaryote et eucaryotes**
-		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	23S+16S+5S	28S+18S+5,8S+5S	-	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 (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 des ribosomes (lieu de synthèse des protéines).
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 super enroulée. 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 cellulosique, 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.
Certaines cellules eucaryotes peuvent devenir mobiles, en utilisant un cil ou un flagelle (spermatozoïde par exemple). 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 noyau. Il 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 neosynthétisées dans le RE. Du RE, les protéines sont transportées vers l'appareil de Golgi.
L'appareil de Golgi est le lieu de transformation finale des protéines. La glycosylation (ajout de chaînes glucidiques complexes) se réalise à ce niveau.
Les mitochondries jouent un rôle important dans le métabolisme de la cellule. Elles contiennent leur propre petite partie d'ADN (l'ADN mitochondrial).
Le cytosquelette permet à la cellule de conserver sa forme (Tenségrité) et à se mouvoir. 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 (organismes photosynthétiques). Ils convertissent l'énergie lumineuse du Soleil en énergie chimique utilisée pour fabriquer des sucres à partir de dioxyde de carbone (phase sombre de la photosynthèse). Ils contiennent également de l'ADN. Ils sont dérivés de cyanobactéries qui sont devenues symbiotiques.

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 (par exemple, les champignons), 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…

**Organisation d'une cellule eucaryote typique.**
-	-	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. On les rencontre dans des milieux extrêmes (elles sont souvent appelées extrêmophiles), tels que geysers, mont hydrothermaux, les fonds abyssaux. Elles peuvent résister à des pressions et des températures extrêmes, et avoir un métabolisme basé sur le méthane ou le soufre.

La composition chimique des cellules

Composants	Pourcentage de la masse totale	-	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) est réfutée par Louis Pasteur (1822-1895).
1858 : Rudolph Virchow affirma que les cellules naissent du résultat de la division cellulaire (« omnis cellula ex cellula »), ce qui repose en termes cellulaires la question de l'œuf et de la poule. C'est précisément cette partie qui est attaquée par les tenants du créationnisme ou de son dernier avatar, le dessein intelligent.

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 » :

Gamète (spermatozoïde et ovule), ou cellules reproductrices
Globules blancs du système immunitaire dont les leucocytes, lymphocytes et globules rouges servant à transporter l'oxygène dans le sang (aussi appelés hématie ou érythrocyte).
Neurone, unité de base du tissu nerveux, servant à transporter les informations
Hépatocyte, cellule de foie
etc.

Notes

Voir aussi

Liens internes

Liens externes

Dossier SagaScience : la cellule animale
Voir un schéma détaillé d'une cellule animale. ou d'une cellule végétale.
3D Fabuleux voyage au cœur d'une cellule !
Cell Biology - Graphics

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