Diversité et structure des cellules

Au premier cycle du secondaire, nous avons appris que le vivant est divisé en 5 règnes :

Ceux avec noyau (Animal, végétal, champignons et

protistes) et les seuls sans noyau (bactéries). Dans les

années ’90, de nouvelles découvertes ont demandé une

restructuration de ces divisions. Il y a un sixième règne

de bactéries nommés Archéobactéries.

Procaryotes et eucaryotes

Il existe deux principaux types de cellules, les cellules

procaryotes et les cellules eucaryotes. La principale

différence entre les cellules eucaryotes et procaryotes, est que les cellules eucaryotes ont

un noyau. Le noyau est l'endroit où les cellules conservent leur ADN, qui est le matériau

génétique. Les cellules procaryotes et eucaryotes ont une structure commune. Toutes les

cellules ont une membrane plasmique, des ribosomes, le cytoplasme, et l'ADN.

Les cellules eucaryotes

Les Eucaryotes sont les cellules qui constituent tout l'environnement que nous voyons, les

plantes, les animaux et champignons ainsi que divers espèces unicellulaires tels que les

amibes ou les paramécies. Ils sont caractérisés par la présence d'organites, sortes

d’organes intracellulaires. Parmi eux, un organite est toujours présent : le noyau, qui

contient l'information génétique de la cellule. Il est d'ailleurs à l'origine du nom de ce

type (eucaryote = vrai noyau en latin). Le noyau est entouré d'une membrane. La

structure génétique de ces cellules est constituée de plusieurs brins linéaires d'ADN (les

chromosomes). Un cytosquelette, sorte de charpente intracellulaire mobile qui va

permettre à la fois de se rigidifier (et de compenser leur fragilité) et de se déformer de

façon contrôlée, phénomène qui est à l'origine du mouvement des animaux, mais aussi

des cellules phagocytaire et qui est donc directement responsable de la grande variété des

formes animales qui existent.

Même si les plantes et les animaux sont les eucaryotes, les cellules végétales comportent

3 différences à l’égard des cellules animales. Premièrement, les cellules végétales ont une

grande vacuole centrale qui peut faire jusqu'à 90% du volume de la cellule. La grande

vacuole centrale stocke essentiellement de l'eau. Deuxièmement, elles sont entourées par

une paroi cellulaire (ou cellulosique), qui les protège et les rendent plus rigides. Fait

intéressant, la paroi cellulaire des champignons est faite de chitine, le matériau de

l’armure des insectes! Enfin, les plantes possèdent des chloroplastes, qui sont les

organites de la photosynthèse.

Aucun animal ou champignon ne peuvent faire de la photosynthèse, et seuls certains

protistes en sont capables. Les protistes photosynthétiques sont représentés

principalement par les algues unicellulaires.

Dans cette photo des cellules végétales prises avec un microscope optique, vous pouvez

voir les chloroplastes verts, ainsi que d'une paroi cellulaire (frontière bleu-vert) autour de

chaque cellule.

Les cellules procaryotes

Tous les procaryotes sont des organismes unicellulaires. Les bactéries et les

archéobactéries (ou archées) sont les seuls procaryotes. Leur matériel génétique est situé

dans la partie principale de la cellule. Enfin, ces cellules ne contiennent pas de

cytosquelette. Elles sont en général rigidifiées par un revêtement externe et sont

indéformables.

Eubactéries et archéobactéries

Pendant longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la découverte en 1990

d'un type cellulaire nouveau, de toute évidence procaryote, mais qui ne sont pas des

bactéries. Les bactéries ont donc été renommées eubactéries (vrai bactéries) et ce

nouveau type cellulaire archéobactérie. Ces dernières partagent avec les eubactéries la

possession d'un chromosome circulaire unique et l'absence de cytosquelette. Mais elles

comportent étrangement une structure génétique semblable aux eucaryotes! Ces

caractéristiques intermédiaires les ont fait considérer comme les ancêtres des deux

groupes cellulaires. Toutefois, elles disposent de particularités originales, leur membrane

notamment est constituée de lipides retrouvés nulle part ailleurs dans le monde vivant. La

principale caractéristique des archéobactéries, à l'origine de leur popularité, est leur

capacité à survivre dans les milieux extrêmes : eaux très acides (pH < 1) ou très salées

(mer morte) ou très chaude ( > 120°C) ou très froides ( < 0°C), bien que la plupart d'entre

elles vivent dans des milieu plus cléments.

Cellules procaryotes Cellules eucaryotes

Absence de noyau Présence d'enveloppe nucléaire

ADN en une pièce unique ADN en plusieurs chromosomes

Organites: ribosomes Organites: nombreux et diversifiés, incluant les

ribosomes

Présence d'une paroi faite de

peptidoglycane (sauf chez les

Archéobactéries)

Certaines cellules présentent une paroi faite de

cellulose ou de chitine

Le tableau suivant vous permet de distinguer les organites propres à chaque catégorie.

(Le X indique la présence de l'organite)

Organite Structure Rôle(s) Cell.

animale

Cell.

végétale

Noyau Double membrane avec pores Contient le matériel génétique

(ADN). X X

Reticulum

endoplasmique

lisse

Réseau composé d'une membrane

repliée sur elle-même.

Synthèse de lipides; métabolisme

des glucides; détoxication de

médicaments, drogues et

poisons;

X X

Reticulum

endoplasmique

rugueux

Réseau composé d'une membrane

sur laquelle on trouve des

ribosomes; en continuité avec la

membrane externe du noyau.

Synthèse de protéines pour la

sécrétion. X X

Appareil de Golgi

Empilement de sacs aplatis; reçoit

les matériaux d’un côté et expédie

le résultat de l’autre.

Transformation de molécules;

synthèse de polysaccharides

(sucres complexes);

X X

Lysosome

Sac contenant des enzymes

digestives.

Digestion intracellulaire;

apoptose; autophagie (recyclage

de la matière organique de la

cellule).

X

Mitochondrie

Double membrane; membrane

interne est repliée et forme des

crêtes; possède des ribosomes et de

l'ADN.

Fabrication de molécules à haute

teneur énergétique, l'ATP. X X

Chloroplaste

Possède un réseau interne de

membranes rondes où l'on trouve la

chlorophylle; possède des

ribosomes et de l'ADN.

Accumulation de pigments verts;

lieu de la photosynthèse X

Vacuole centrale Sac membranaire. Contient des pigments, de l'eau,

des ions, des déchets. X

Ribosome Petits organites! Synthèse des protéines. X X

Cytosquelette:

Microfilament

et microtubules

Tubes cylindriques rigides faits

de protéines

Formation des cils et des

flagelles; mouvements des

organites dans la cellule;

maintien et changement de la

forme de la cellule;

X X

Les organites baignent dans un liquide nommé cytosol. Le cytosol est composé d'eau, des

glucides, de lipides, de protéines, d'acides nucléiques ainsi que d'électrolytes. L'ensemble

formé par le cytosol et les organites s'appelle le cytoplasme.

Chloroplaste : Mitochondrie :

Membrane cellulaire

Qui protège les cellules? La membrane plasmique!

Toutes les cellules possèdent une membrane plasmique. C'est elle

qui délimite le milieu interne et le milieu externe. La membrane est

constituée d'une double couche de phospholipides, de protéines et

de glucides. Les lipides ne se mélangent pas à l'eau (rappelons que

l'huile est un lipide), de sorte que double couche de

phospholipidique de la membrane de la cellule agit comme une

barrière, empêchant l'eau d’entrer dans la cellule et en maintenant

le cytoplasme à l'intérieur de la cellule. La membrane de la cellule

permet à la cellule de rester structurellement intacte dans son

environnement à base d'eau. Les glucides à la surface de la membrane servent à la renforcer,

favorisent l'adhésion entre les cellules et permettent la reconnaissance des cellules en agissant

comme récepteurs. La membrane est dite semi-perméable car certaines substances ne peuvent

la traverser.

Résumé

• Toutes les cellules ont une membrane plasmique, les ribosomes, le cytoplasme, et

l'ADN.

• Les cellules procaryotes n'ont pas de noyau et structures membranaires.

• Les cellules eucaryotes possèdent un noyau et structures membranaires appelées

organites.

Passez en revue

1. Qu'est-ce que toutes les cellules ont en commun?

2. Que sont les organites?

3. Comparer l'emplacement du matériel génétique des cellules eucaryotes et

procaryotes.

4. Donne quelques exemples d’eucaryotes :

5. Comparer et souligne les différences entre les vacuoles des cellules végétales et les

vacuoles des cellules animales.

6. Qu'entend-on par la description de la membrane plasmique comme "semi-

perméable"?

7. Comment la structure de la membrane plasmique protège-t-elle la cellule?

8. Quelle est la différence entre le cytosol et le cytoplasme?

9. Après ta lecture, lorsque l’on n’arrose pas suffisamment une plante, quel

changement arrive-t-il aux cellules végétales et à la plante en tant qu’individu?

10. Les cellules musculaires ont besoin d’une énorme quantité d’énergie pour

fonctionner. Que peux-tu déduire de la structure interne de ces cellules?

11. Quelle partie de la cellule travaille très fort lorsqu’une personne est empoisonnée?

Vocabulaire

• Apoptose : Processus par lequel des cellules déclenchent leur autodestruction en

réponse à un signal (Mort cellulaire programmée). • cytoplasme : Tout le contenu de la cellule à l'intérieur de la membrane plasmique,

à l'exception du noyau.

• l'acide désoxyribonucléique (ADN) : acide nucléique qui est le matériel

génétique de tous les organismes.

• réticulum endoplasmique : Organelle qui est le site de la synthèse des lipides et

la modification des protéines.

• eucaryote : organisme avec des cellules contenant un noyau et d'organites

membranaires.

• cellule eucaryote : cellule qui contient un noyau et d'organites membranaires.

• Appareil de Golgi : Organelle (ou organite) que les processus et les protéines de

paquets.

• mitochondrie ( pluriel mitochondries ): organites de la cellule dans laquelle de

l'énergie est générée.

• noyau : structure de cellule qui contient le matériel génétique, l'ADN.

• organite : structure au sein de la cellule qui a un rôle spécifique.

• membrane plasmique : La barrière lipidique qui entoure la cellule, connu sous le

nom de la membrane cellulaire.

• photosynthèse : le processus par lequel certains organismes utilisent l'énergie du

soleil pour produire leur propre nourriture à partir de dioxyde de carbone et d’eau.

Le processus convertit l'énergie solaire, en hydrates de carbone, un type d'énergie

chimique.

• procaryotes : Organisme qui manque d'un noyau, à savoir les bactéries.

• cellule procaryote : cellule sans noyau ou organites membranaires.

• ribosome : Organelle dans laquelle les protéines sont composées (synthèse des

protéines).