histoire de la biologie cellulaire

USTHB / FSB / L1 SNV HUSB : Histoire Universelle des Sciences Expérimentales 2016-2017
1
HISTOIRE DE LA BIOLOGIE CELLULAIRE
I. Le 17
ème
siècle: Epoque de description des observations microscopiques
- Fin du 16 siècle : invention du microscope composé (1590), formé de trois tubes coulissants par les Hollandais
Hans Janssen et son fils Zacarias (fabricants de lunettes). L’idée est venue en associant plusieurs lentilles pour
observer le paysage à travers les vitres des fenêtres de leur atelier (figure 1).
- Invention du microscope optique: Antoni Van Leeuwenhoek, naturaliste Hollandais et marchand d’étoffes,
inventa (1632) et développa la conception du microscope optique. Il est connu comme étant le père du microscope
optique. Il fabriqua ses propres microscopes, constitués chacun d’une petite plaque de métal portant une lentille
simple extrêmement convexe qui permettait d’observer l’objet monté sur une pointe très fine (figure 2). Avec un
grossissement de x 266 et une résolution de1.35µm.
Il fabriqua 247 modèles de microscopes optiques et 419 types de lentilles. L’objet est fixé sur une pointe pouvant
être déplacée dans son plan en translation et rotation et le long de l’axe pour faire la mise au point. En 1680
Leeuwenhoek a fait les premières observations en microscopie optique avec un grossissement de 300 fois environ.
Il publie ses lettres et ses dessins de bactéries, protozoaires, spermatozoïdes, globules rouges et autres dans la revue
Philosophical Transactions of Royal Society.
- 1
ères
observations de cellules vivantes : Robert Hooke, peintre et physicien Anglais, s’intéresse en 1663 à la
microscopie photonique en décrivant l’aiguillon de l’abeille. On lui doit l’invention des coupes pour l’observation
en microscopie photonique. Robert Hooke développa le microscope photonique (figure 3) et inventa pour la 1
ère
fois en 1665 le terme « cellule », qui veut dire petite chambre; suite à ses observations de fragments de liège (figure
4).
Sa contribution la plus importante fut la publication en 1664 de son livre Micrographia. C’est une collection de
dessins d’objets observés au microscope photonique, c’est ce qui a rendu le microscope photonique populaire.
II. Le 18
ème
siècle: Epoque de transition
- Les globules animaux : Felice Fontana, biologiste et physiologiste Italien, , a travaillé sur le venin de vipère et le
mucus des poissons et des batraciens. 1751, Fontana a fait les premières observations du noyau dans le mucus
d’une anguille. Qu’il a appelé globule animal ou globule sphérique (figure 5). Felice Fontana « voit le noyau sans y
attacher d’importance ».
- Aucune avancée significative au 18
ème
siècle: dans la conception de microscopes à meilleure résolution, dans les
techniques de la microscopie, altération rapide des préparations de tissus qui a conduit à une absence de
reproductibilité.
III. Le 19
ème
siècle: l’âge d’or de la Biologie Cellulaire
1. D’une gelée vers le cytoplasme
- La théorie du protoplasme : Charles François Brisseau de Mirbel, botaniste Français, ses publications lui
permettent d’être considérer comme le père de la Cytologie et de la Physiologie végétale. Il travaille sur des tissus
végétaux et en conclut en 1809 que le contenu cellulaire est une gelée. Félix Dujardin, biologiste Français, devint
célèbre grâce à ses travaux sur les protozoaires, qui formeront plus tard la base de la Parasitologie. Il observe la
gelée et lui donne le nom de sarcode, qu’il remplaça en 1846 par le terme de protoplasme.
- Du protoplasme au Cytoplasme: Rudolph Albert Von Kölliker, médecin, cytologiste, anatomiste, histologiste,
physiologiste, neuroscientifique et zoologiste Suisse, fut l'un des premiers à introduire en des techniques
microscopiques comme la fixation, le découpage et la coloration). Kölliker introduit le terme Cytoplasme en 1860 à
la place de protoplasme, il appelle Nucléoplasme le contenu du noyau.
2. Du globule animal ou sphérique au noyau cellulaire!

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2
- Le noyau est une constante cellulaire : Robert Brown, botaniste Écossais, décrit pour la première fois en 1831,
le noyau comme étant une constante cellulaire. Celui-ci correspond au globule sphérique sombre ou globule animal
décrit par Felice Fontana en 1751. Robert Brown lui donne à la fin le nom de « nucleus » ou « noyau ». «Le noyau
est un constituant fondamental et constant et non un phénomène occasionnel ».
IV. La théorie cellulaire ?
- Les scientifiques à l’origine de la théorie cellulaire : Lorenz Oken, Robert Remak, Matthias Jacob Schleiden,
Théodore Schwann et Robert Virchow.
- selon Lorenz Oken, entomologiste Allemand, l’organisme animal est un ensemble d’unités microscopiques
indépendantes. Il publie dans son livre La Génération (1805) que «Tous les organismes naissent de cellules et sont
formés de cellules ».
- Citation de Lorenz Oken scientifique Allemand « Omni vivum e vivo » qui veut dire que « Tout ce qui est vivant
vient du vivant ».
- Matthias Jacob Schleiden, botaniste Allemand, publie en 1838 un article sur la phytogénèse où il décrit chez les
plantes « les cellules comme étant des ensembles d’êtres individualisés et indépendants ».
- Théodore Schwann, cytologiste et physiologiste Allemand, conçoit la notion de cellule pour le règne animal. Il
montre que les cellules nerveuses sont recouvertes d’une gaine à structure cellulaire (gaine de Schwann). Il étudie
le cartilage animal et montre qu’il est cloisonné en compartiments qui contiennent des noyaux porteurs de
nucléoles. Il déduit que « la cellule est bien l’unité ultime des tissus animaux et végétaux ».
- Robert Remak, embryologiste, physiologiste et neurologiste Allemand, a travaillé sur la pathologie des tumeurs
cancéreuses. Il constitue les premières démonstrations irréfutables de la division cellulaire, publiées en 1855 :
« tout se passe comme s’il se produisait au milieu de la cellule une ligature qui coupe la cellule en deux… ».
Il explique la division cellulaire simplement par: la division en deux du noyau, la séparation des deux noyaux, la
segmentation de la cellule et la localisation des noyaux dans les cellules filles.
Il rédige le 1
er
énoncé de la théorie cellulaire : « Toutes les cellules de l’organisme proviennent de la division de
cellules préexistantes ».
- Robert Virchow, médecin et pathologiste Allemand, il apporte la dernière touche à la théorie cellulaire et rédige
l’énoncé final de la théorie cellulaire: « La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de tous les tissus vivants ».
L’axiome de Robert Virchow : « Omne cellula e cellula » qui veut dire « chaque cellule provient d’une autre
cellule ».
V. Fin du 19
ème
et début du 20
ème
siècle: Description des organites cellulaires
1. Fugace noyau !
Von Nägeli (1842) déduit que « le noyau disparait pendant la division pour laisser place à des bâtonnets ».
Wilhem Waldeyer appelle ces bâtonnets « chromosomes ».
Eduard Strasburger (1878) complète l’axiome de Virchow par celui de la continuité nucléaire: « Omnis nucleus e
nucleo » qui veut dire que « chaque noyau provient d’un autre noyau ».
2. Mystérieux chromosomes !
Flemming (1882), décrit que les filaments présents initialement dans le noyau se fissurent longitudinalement et
précise que les chromosomes se divisent d'une certaine manière. Il propose le terme de mitose (du grec µίτος =
mitoz = filament). Selon Von Beneden (1885) le nombre des chromosomes est fixe pour une espèce donnée.
Eduard Balbiani décrit les étapes de la division cellulaire dans des cellules du tissu ovarien de la sauterelle. Il met
en évidence deux faisceaux de bâtonnets étroits qui se retrouveront dans chacune des cellules filles.

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3. Noyau, Chromosomes et gènes ?
Wilhem Roux (1880) postule que le siège de l’hérédité était le noyau. Il donne l’hypothèse que les caractères
phénotypiques sont contrôlés par «
des particules rangées les
collier ».
En 1866, Johann Gregor Mendel, un moine Allemand, déduit les lois de l’hybridation en étudiant les petits pois. Il
est à l'origine de la loi de Mendel qui définie la manière dont les gènes se trans
Ainsi le chromosome est la plus petite unité de la cellule et c’est le support des gènes responsables de la
transmission des caractères.
4. Monde des organites !
- Un exemple
: l’appareil de Golgi a été décrit pour l
pathologie) comme étant
un arrangement particulier en forme de croissants autour du noyau au niveau des cellules
du cervelet.
Il l’a observé au microscope photonique à
jours contraste.
- Avancée dans la desc
ription des organites cellulaires grâce à
Ernst Abbe, Otto Schott (1880) améliorent le pouvoir de résolution du microscope photonique à (0,25µm). Otto
Schott (1886) développe des objectifs de grande qualité.
VI. Le 20
ème
siècle: «
La grande aventure de la Biologie
Cette gr
ande aventure de la Biologie se subdivise en 5 étapes:
- Fin du 19
ème
et début du 20
ème
siècle : c’est l’étape de
- Entre 1900 et 1950, l’
unité chimique de la cellule
- De 1950 à 1975, l’
information génétique
- Entre 1975 et 2000, la
dynamique intracellulaire
- Au-delà de 2000, la
dynamique moléculaire
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Histoire Universelle des Sciences Expérimentales
Wilhem Roux (1880) postule que le siège de l’hérédité était le noyau. Il donne l’hypothèse que les caractères
des particules rangées les
unes à coté des autres comme les perles d’un
En 1866, Johann Gregor Mendel, un moine Allemand, déduit les lois de l’hybridation en étudiant les petits pois. Il
est à l'origine de la loi de Mendel qui définie la manière dont les gènes se trans
mettent de génération en génération.
Ainsi le chromosome est la plus petite unité de la cellule et c’est le support des gènes responsables de la
: l’appareil de Golgi a été décrit pour l
a 1
ère
fois en 1898 par Camillo Golgi (Italien, professeur en
un arrangement particulier en forme de croissants autour du noyau au niveau des cellules
Il l’a observé au microscope photonique à
l'aide d'une coloration au
nitrate
ription des organites cellulaires grâce à
l’amélioration des
techniques:
Ernst Abbe, Otto Schott (1880) améliorent le pouvoir de résolution du microscope photonique à (0,25µm). Otto
Schott (1886) développe des objectifs de grande qualité.
La grande aventure de la Biologie
»
ande aventure de la Biologie se subdivise en 5 étapes:
siècle : c’est l’étape de
description des organites cellulaires
unité chimique de la cellule
: connaissance de la nature chimique des
information génétique
: la connaissance de l’ADN.
dynamique intracellulaire
: comme l’endocytose et l’exocytose.
dynamique moléculaire
: sciences modernes
Mme Rabéa GACEB-
TERRAK
Figure 1
: Microscope composé de Hans Janssen
Figure 2 : Microscope
optique de
Figure 3
: Microscope photonique de Robert Hooke (1663).
Figure 4
: Cellules de lièges observées par
Figure 5:
Noyau (globule animal) observé
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2016-2017
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Wilhem Roux (1880) postule que le siège de l’hérédité était le noyau. Il donne l’hypothèse que les caractères
unes à coté des autres comme les perles d’un
En 1866, Johann Gregor Mendel, un moine Allemand, déduit les lois de l’hybridation en étudiant les petits pois. Il
mettent de génération en génération.
Ainsi le chromosome est la plus petite unité de la cellule et c’est le support des gènes responsables de la
fois en 1898 par Camillo Golgi (Italien, professeur en
un arrangement particulier en forme de croissants autour du noyau au niveau des cellules
nitrate
d'argent, appelée de nos
techniques:
exemple Carl Zeiss,
Ernst Abbe, Otto Schott (1880) améliorent le pouvoir de résolution du microscope photonique à (0,25µm). Otto
description des organites cellulaires
.
: connaissance de la nature chimique des
constituants cellulaire.
: comme l’endocytose et l’exocytose.
TERRAK
([e-mail])
: Microscope composé de Hans Janssen
(1590).
optique de
Leeuwenhoek (1632).
: Microscope photonique de Robert Hooke (1663).
: Cellules de lièges observées par
Robert Hooke (1665).
Noyau (globule animal) observé
par F. Fontana (1751).
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HISTOIRE SCIENTIFIQUE DES VITAMINES
I. Qu’est-ce qu’une vitamine ?
Les vitamines sont des micronutriments organiques présents dans les aliments, en très petite quantité
comparativement aux macronutriments (protéines, glucides et lipides). Elles sont sans valeur énergétique mais
essentielles à
la vie de l’homme, pour le bon fonctionnement du métabolisme, la croissance et le bien
physique. L’histoire des vitamines commence en 1887, avec la découverte de la Vitamine B.
1. Découverte de la Vitamine B
(B1
- Christiaan Eijkman (1887),
médecin néerlandais, vivant en Asie, remarque chez des poulets dont l’alimentation
avait été modifiée, les symptômes du béribéri. Lorsqu’ils étaient nourris au riz poli (graines sans téguments), ils
développaient une maladie tr
ès proche de celle observée chez les prisonniers ou les malnutris.
- Casimir Funk (1912),
biochimiste américain d’origine polonaise, a réussit à isoler la substance organique active
responsable de la carence observée chez les patients atteints de béribéri. Il décide de la nommer Vitamine (Vit :
vitale
et amine: composé organique). Cette découve
Christiaan Eijkman.
- Elmer McCollum (1916
), biochimiste américain, il a donné à la vitamine de Funk, le nom
béribéri). En 1926, on se rendit compte que la vitamine B était con
La
vitamine B fut donc scindée en deux
B2.
La vitamine B1 est donc la première vitamine à avoi
d’autres facteurs vitaminiques vont être découverts dans les aliments.
2. Découverte de la vitamine A
: Rétinol
Ne pouvant l’appeler «B
.....», car elle n’a pas les mêmes propriétés physico
donc décidé en toute logique d’aller au début de l’alphabet et de l’appeler vitamine A.
lettres, c’est tout
simplement en raison de la découverte de la 1
3. Découverte d’autres vitamines B
« L’idée est née que dans l’alimentation, et
notamment dans le riz complet, une certaine
substance jouait un rôle indispensable à notre
bonne santé. »
«La
vitamine B1: hydrosoluble, participe à la
transformation du glucose en énergie et la vitamine
B2: hydrosoluble, antioxydante, participe à la
synthèse de 2 cofacteurs des flavoprotéines (FAD et
FMN).
Découverte en 1913; sa structure chimique est établie en 1930. C’est
une
vitamine liposoluble. La vitamine A présente un rôle bénéfique sur
la vue (rétine), la peau ou encore le système immunitaire.
Par la
suite, 6 autres vitamines B ont été découvertes,
elles sont toutes hydrosolubles.
Histoire Universelle des Sciences Expérimentales
HISTOIRE SCIENTIFIQUE DES VITAMINES
Les vitamines sont des micronutriments organiques présents dans les aliments, en très petite quantité
comparativement aux macronutriments (protéines, glucides et lipides). Elles sont sans valeur énergétique mais
la vie de l’homme, pour le bon fonctionnement du métabolisme, la croissance et le bien
physique. L’histoire des vitamines commence en 1887, avec la découverte de la Vitamine B.
(B1
: Thiamine et B2 : Riboflavine)
médecin néerlandais, vivant en Asie, remarque chez des poulets dont l’alimentation
avait été modifiée, les symptômes du béribéri. Lorsqu’ils étaient nourris au riz poli (graines sans téguments), ils
ès proche de celle observée chez les prisonniers ou les malnutris.
biochimiste américain d’origine polonaise, a réussit à isoler la substance organique active
responsable de la carence observée chez les patients atteints de béribéri. Il décide de la nommer Vitamine (Vit :
et amine: composé organique). Cette découve
rte lui a valut le prix Nobel de Physiologie (1929) partagé avec
), biochimiste américain, il a donné à la vitamine de Funk, le nom
béribéri). En 1926, on se rendit compte que la vitamine B était con
stituée de 2 substances à pouvoir vitaminique.
vitamine B fut donc scindée en deux
: la vitamine B1 (celle mise en évidence par Casimir Funk) et la vitamine
La vitamine B1 est donc la première vitamine à avoi
r été mise en évidence pour ses effets sur la santé. Depuis,
d’autres facteurs vitaminiques vont être découverts dans les aliments.
: Rétinol
.....», car elle n’a pas les mêmes propriétés physico
-
chimiques que la vitamine B; il a été
donc décidé en toute logique d’aller au début de l’alphabet et de l’appeler vitamine A.
Si les vitamines portent des
simplement en raison de la découverte de la 1
ère
d’entre elles
(Vitamine B).
3. Découverte d’autres vitamines B
Vitamine Nom
scientifique
B3
Niacine ou Vitamine PP
B5
Acide pantothénique
B6 Pyridoxine
B8
Biotine / Vit H ou Vit B7
B9
Acide folique
B12 Cobalamine
« L’idée est née que dans l’alimentation, et
notamment dans le riz complet, une certaine
substance jouait un rôle indispensable à notre
vitamine B1: hydrosoluble, participe à la
transformation du glucose en énergie et la vitamine
B2: hydrosoluble, antioxydante, participe à la
synthèse de 2 cofacteurs des flavoprotéines (FAD et
Vit B1
: Thiamine
Découverte en 1913; sa structure chimique est établie en 1930. C’est
vitamine liposoluble. La vitamine A présente un rôle bénéfique sur
la vue (rétine), la peau ou encore le système immunitaire.
suite, 6 autres vitamines B ont été découvertes,
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HISTOIRE SCIENTIFIQUE DES VITAMINES
Les vitamines sont des micronutriments organiques présents dans les aliments, en très petite quantité
comparativement aux macronutriments (protéines, glucides et lipides). Elles sont sans valeur énergétique mais
la vie de l’homme, pour le bon fonctionnement du métabolisme, la croissance et le bien
-être
physique. L’histoire des vitamines commence en 1887, avec la découverte de la Vitamine B.
médecin néerlandais, vivant en Asie, remarque chez des poulets dont l’alimentation
avait été modifiée, les symptômes du béribéri. Lorsqu’ils étaient nourris au riz poli (graines sans téguments), ils
ès proche de celle observée chez les prisonniers ou les malnutris.
biochimiste américain d’origine polonaise, a réussit à isoler la substance organique active
responsable de la carence observée chez les patients atteints de béribéri. Il décide de la nommer Vitamine (Vit :
rte lui a valut le prix Nobel de Physiologie (1929) partagé avec
), biochimiste américain, il a donné à la vitamine de Funk, le nom
B (B : comme
stituée de 2 substances à pouvoir vitaminique.
: la vitamine B1 (celle mise en évidence par Casimir Funk) et la vitamine
r été mise en évidence pour ses effets sur la santé. Depuis,
chimiques que la vitamine B; il a été
Si les vitamines portent des
(Vitamine B).
scientifique
Niacine ou Vitamine PP
Acide pantothénique
Biotine / Vit H ou Vit B7
Acide folique
Vit B2
: Riboflavine
Vit A
: Ritinol

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Histoire Universelle des Sciences Expérimentales
- Histoire de la Vitamine B12:
Cobalamine
4. Découverte de la Vitamine C
: acide ascorbique
Puis vient, le tour de la vitamine C, hydrosoluble aussi,
choisie.
5. Découverte de la Vitamine D
: C
L’histoire de la vitamine D
est liée au rachitisme. Dès la fin du 18
morue est préconisée contre la maladie. Mais il faudra attendre les années 1920 pour que soit isolé le calciférol,
nommé plus tard vitamine D. En 1924, la relation entre rayonnements solaires (UVB) et vitamine
évidence.
6. Découverte de la Vitamine E :
Tocophérol
La
vitamine E est découverte en 1924 par Bennett Sure. Elle est liposoluble, dénommée aussi Tocophérol. Herbert
Evans et Oliver Emerson réussissent à l’isoler à partir de l'huile de germe de blé en
détermine sa structure en 1938.
B3
B5
L'origine des recherches sur cette
vitamine débute par la description d'une anémie
mortelle à la fin du 19
e
siècle par plusieurs chercheurs. En 1920, G. Whipple, G.
Minot et W. Murphy
(prix Nobel de médecine en 1934) démontrent que l’extrait de
foie
sous forme d’un complément alimentaire pe
certaines anémies.
Elle a été isolée en 1948 par
Mary Shorb. Sa configuration fut identifiée par Dorothy
Hodgkin
(prix Nobel de chimie en 1964). En 2007, des chercheurs de l’Institut de
Technologie du Massachusetts ont achevé l'étude
organismes.
L’histoire de cette vitamine est liée à celle du scorbut, maladie qui frappait les marins dont
l’alimentation était dépourvue de produits frais. Dès le 18
consommation de citrons prévient cette maladie. Mais ce n’est qu’en 1928 que la vitamine
sera isolée et dénommée acide ascorbique (en référence à la maladie du scorbut).
D2
D3
La même année 1938, Paul Karrer (Prix Nobel de chimie) réalise la synthèse
de l’alpha-
Tocophérol. Ce n'est qu'en 1968 que la vitamine E est reconnue
comme un élément nutritif essentiel pour l'homme par le « Conseil National
de Recherche » des États-Unis.
Depuis, elle est reconnue comme étant un antioxydant efficace et a
notamment prouvé ses bienfaits sur le plan cardiovasculaire.
Histoire Universelle des Sciences Expérimentales
Cobalamine
: acide ascorbique
Puis vient, le tour de la vitamine C, hydrosoluble aussi,
mais trop différente du groupe B, une 3
: C
alciférol
est liée au rachitisme. Dès la fin du 18
e
siècle, l’administration d’huile de foie de
morue est préconisée contre la maladie. Mais il faudra attendre les années 1920 pour que soit isolé le calciférol,
nommé plus tard vitamine D. En 1924, la relation entre rayonnements solaires (UVB) et vitamine
Tocophérol
vitamine E est découverte en 1924 par Bennett Sure. Elle est liposoluble, dénommée aussi Tocophérol. Herbert
Evans et Oliver Emerson réussissent à l’isoler à partir de l'huile de germe de blé en
B6
B8
vitamine débute par la description d'une anémie
siècle par plusieurs chercheurs. En 1920, G. Whipple, G.
(prix Nobel de médecine en 1934) démontrent que l’extrait de
sous forme d’un complément alimentaire pe
rmettait de corriger
Mary Shorb. Sa configuration fut identifiée par Dorothy
(prix Nobel de chimie en 1964). En 2007, des chercheurs de l’Institut de
Technologie du Massachusetts ont achevé l'étude
de sa synthèse par des micro-
L’histoire de cette vitamine est liée à celle du scorbut, maladie qui frappait les marins dont
l’alimentation était dépourvue de produits frais. Dès le 18
e
siècle, on découvre que la
consommation de citrons prévient cette maladie. Mais ce n’est qu’en 1928 que la vitamine
sera isolée et dénommée acide ascorbique (en référence à la maladie du scorbut).
La vitamine D
est une hormone liposoluble. Elle
est synthétisée dans l'organisme humain à partir
d'un dérivé du cholestérol
rayonnements UVB (315
Chez l'homme elle existe sous deux formes
D2
(Ergocalciférol) pro
D3
(Cholécalciférol) d'origine animale.
D3
La même année 1938, Paul Karrer (Prix Nobel de chimie) réalise la synthèse
Tocophérol. Ce n'est qu'en 1968 que la vitamine E est reconnue
comme un élément nutritif essentiel pour l'homme par le « Conseil National
Depuis, elle est reconnue comme étant un antioxydant efficace et a
notamment prouvé ses bienfaits sur le plan cardiovasculaire.
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2016-2017
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mais trop différente du groupe B, une 3
ème
lettre « C » fut
siècle, l’administration d’huile de foie de
morue est préconisée contre la maladie. Mais il faudra attendre les années 1920 pour que soit isolé le calciférol,
nommé plus tard vitamine D. En 1924, la relation entre rayonnements solaires (UVB) et vitamine
D est mise en
vitamine E est découverte en 1924 par Bennett Sure. Elle est liposoluble, dénommée aussi Tocophérol. Herbert
Evans et Oliver Emerson réussissent à l’isoler à partir de l'huile de germe de blé en
1936, et Erhard Fernholz
B9
B12
L’histoire de cette vitamine est liée à celle du scorbut, maladie qui frappait les marins dont
siècle, on découvre que la
consommation de citrons prévient cette maladie. Mais ce n’est qu’en 1928 que la vitamine
Vit C
est une hormone liposoluble. Elle
est synthétisée dans l'organisme humain à partir
d'un dérivé du cholestérol
sous l'action des
rayonnements UVB (315
-280 nm) du soleil.
Chez l'homme elle existe sous deux formes
:
(Ergocalciférol) pro
duite par les végétaux ou
(Cholécalciférol) d'origine animale.
Vit E