COURS DE BIOLOGIE CELLULAIRE FONDAMENTALE

COURS DE BIOLOGIE CELLULAIRE FONDAMENTALE
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION À LA CELLULE ET THÉORIE
CELLULAIRE
1.1 Qu'est-ce qu'une cellule ?
Définition fondamentale :
La cellule constitue l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice de tous les
êtres vivants, sans exception. Elle représente la plus petite entité biologique autonome
capable de réaliser l'ensemble des fonctions caractéristiques du vivant : nutrition,
croissance, reproduction, métabolisme, réponse aux stimuli et adaptation.
Les trois dimensions de la cellule :
1. Dimension structurale : Tous les organismes vivants, des plus simples aux plus
complexes, sont constitués d'une ou plusieurs cellules. Cette organisation
cellulaire constitue le fondement architectural de la vie.
2. Dimension fonctionnelle : Toutes les activités biologiques d'un organisme
résultent des activités coordonnées et intégrées de ses cellules. Chaque fonction
physiologique trouve son origine au niveau cellulaire.
3. Dimension reproductrice : Toute cellule existante provient nécessairement de
la division d'une cellule préexistante, selon le principe énoncé par Rudolf
Virchow : "Omnis cellula e cellula".
Analogies pédagogiques :
 Analogie architecturale : Une cellule est comparable à une brique dans un
édifice. Chaque brique possède sa propre structure et sa fonction spécifique, mais
c'est leur assemblage organisé qui forme l'organisme complet.
 Analogie industrielle : La cellule peut être envisagée comme une usine
miniature où différentes chaînes de production (organites) travaillent en
harmonie pour maintenir la viabilité et remplir des fonctions spécialisées.

1.2 La théorie cellulaire : les trois principes fondateurs
Premier principe : Universalité cellulaire
Tous les êtres vivants, sans exception, sont composés d'une ou plusieurs cellules. Ce
principe englobe :
 Les organismes unicellulaires (procaryotes comme les bactéries, eucaryotes
comme les protozoaires)
 Les organismes pluricellulaires (animaux, plantes, champignons) constitués de
nombreuses cellules spécialisées
Deuxième principe : Unité fondamentale de la vie
La cellule représente l'unité fondamentale de structure et de fonction du vivant. Toutes
les fonctions vitales (métabolisme, homéostasie, reproduction, réponse aux stimuli)
s'effectuent au niveau cellulaire ou résultent d'interactions cellulaires coordonnées.
Troisième principe : Continuité cellulaire
Toute cellule provient nécessairement d'une cellule préexistante par le processus de
division cellulaire. Ce principe, établi par Rudolf Virchow en 1855, réfute définitivement
la théorie de la génération spontanée et établit la continuité généalogique de toute vie
cellulaire.
Conséquences fondamentales :
L'étude de la biologie cellulaire constitue l'étude des fondements mêmes de la vie.
Comprendre la cellule, c'est comprendre les mécanismes essentiels qui sous-tendent la
santé, la maladie, le développement et l'évolution des organismes.
CHAPITRE 2 : LES DEUX GRANDS TYPES DE CELLULES
2.1 Les cellules procaryotes : simplicité originelle
Caractéristiques structurales principales :
 Absence de noyau véritable : Le matériel génétique (généralement un
chromosome circulaire d'ADN double brin) est localisé dans une région

cytoplasmique appelée nucloïde, sans être séparé du reste du cytoplasme par
une membrane.
 Absence d'organites membranaires internes : Les procaryotes ne possèdent
pas de mitochondries, de réticulum endoplasmique, d'appareil de Golgi, ni de
lysosomes. Les seules structures intracellulaires visibles sont des ribosomes
70S et parfois des replis membranaires appelés mésosomes.
 Paroi cellulaire rigide : Présente chez la plupart des procaryotes, composée
de peptidoglycane (réseau de polysaccharides et peptides) conférant rigidité et
protection.
 Taille réduite : Généralement comprises entre 1 et 10 micromètres, permettant
des échanges rapides avec l'environnement.
 Structure simplifiée : Cytosquelette rudimentaire ou absent, organisation
cytoplasmique peu compartimentée.
Importance évolutive et écologique :
Les procaryotes représentent les premières formes de vie sur Terre, apparues il y a
environ 3,5 à 4 milliards d'années. Leur simplicité structurelle leur confère une grande
plasticité adaptative, permettant de coloniser des environnements extrêmes
(températures élevées, pH extrêmes, milieux hypersalins, pressions élevées). Leur taux
de reproduction rapide et leur capacité d'échange génétique horizontal contribuent à
leur extraordinaire diversité et adaptabilité.
2.2 Les cellules eucaryotes : complexité et compartimentation
Caractéristiques structurales distinctives :
 Noyau véritable : L'ADN est enfermé dans une enveloppe nucléaire double
membrane, percée de pores nucléaires contrôlant les échanges nucléo-
cytoplasmiques.
 Système d'organites membranaires : Présence de compartiments
intracellulaires spécialisés délimités par des membranes (réticulum
endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes, peroxysomes, mitochondries, et
chloroplastes chez les végétaux).

 Cytosquelette développé : Réseau tridimensionnel de filaments protéiques
(microfilaments d'actine, microtubules de tubuline, filaments intermédiaires)
conférant forme, résistance mécanique, mobilité et servant de voies pour le
transport intracellulaire.
 Taille supérieure : Généralement comprises entre 10 et 100 micromètres, avec
certaines cellules spécialisées atteignant des dimensions bien supérieures
(neurones pouvant dépasser le mètre de longueur).
 Complexité fonctionnelle : La compartimentation permet une spécialisation
fonctionnelle et une efficacité métabolique accrue.
Comparaison analogique :
La différence fondamentale entre cellules procaryotes et eucaryotes peut être illustrée
par l'analogie entre :
Caractéristique
Cellule animale
Cellule végétale
Paroi cellulaire
Absente
Présente, composée principalement
de cellulose, avec hémicellulose et pectine
Chloroplastes
Absents
Présents, sièges de la photosynthèse
Vacuole
Petites et nombreuses (vacuoles de
stockage, lysosomales)
Grande vacuole centrale occupant jusqu'à
90% du volume cellulaire
Centrioles
Présents, impliqués dans
l'organisation du fuseau mitotique
Absents (sauf chez certaines algues)
Forme
Variable, souvent arrondie ou
polyédrique
Souvent géométrique (parallélépipèdes,
polyèdres) du fait de la paroi rigide
Mode nutrition
Hétérotrophe (nécessite des
matières organiques externes)
Autotrophe (produit ses propres molécules
organiques par photosynthèse)
Communication
intercellulaire
Jonctions communicantes (gap
junctions)
Plasmodesmes (canaux traversant les parois
cellulaires)

 Un studio (procaryote) : Espace unique où toutes les activités (cuisine, sommeil,
travail) se déroulent dans le même compartiment.
 Une maison avec pièces spécialisées (eucaryote) : Espace divisé en pièces
spécialisées (cuisine, chambre, bureau, salle de bain) permettant une
organisation optimale des différentes activités.
2.3 Différences fondamentales entre cellules animales et
végétales
Tableau comparatif détaillé :
Explications fonctionnelles :
Ces différences structurales reflètent des adaptations aux modes de vie distincts :
 Plantes : Organismes fixés, autotrophes nécessitant une structure rigide (paroi),
des organites photosynthétiques (chloroplastes), et un système de stockage
efficace (vacuole).
 Animaux : Organismes mobiles, hétérotrophes nécessitant flexibilité, systèmes
de communication rapide, et capacité à ingérer des particules (phagocytose).
CHAPITRE 3 : LA STRUCTURE ET LES FONCTIONS DES
ORGANITES EUCARYOTES
3.1 La membrane plasmique : interface dynamique et sélective
Structure moléculaire détaillée :
Réserves
énergétiques
Glycogène (polymère de glucose)
Amidon (polymère de glucose)
Pression de
turgescence
Non applicable
Élevée, maintenue par la vacuole centrale et
la paroi cellulaire