1. Introduction à la cytologie.

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Introduction à la
cytologie
Tu dois devenir capable de :
Savoir
1. Décrire les principales étapes de l’avènement de la
théorie cellulaire ;
2. Expliquer ce qu’est une cellule, en partant de diffé-
rents exemples ;
3. Expliquer les principales techniques d’observation uti-
lisées en cytologie ;
4. Expliquer une expérience qui montre le rôle du noyau
cellulaire ;
Savoir faire
5. Annoter un schéma muet d’un microscope optique ;
6. Annoter un schéma muet d’un microscope électro-
nique ;
7. Établir une comparaison entre le microscope optique
et le microscope électronique.
8. Justifier les caractéristiques physique des images ob-
tenues à l’aide d’un microscope.
cytologie
unicellulaire
pluricellulaire
noyau cellulaire
microscopie par transmission
microscope à balayage
isotope radioactif

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1. Introduction à la cytologie.
1.1. Robert Hooke (1635-1703)
Robert Hooke est un chimiste, mathématicien, physicien et inventeur
anglais.
En 1665, il publie Micrographia, un ouvrage dans lequel il décrit un
certain nombre d'objets tels qu'il les a observés à l'aide d'un micros-
cope de sa fabrication.
Il observe un fragment d'écorce à l'aide d'un microscope et découvre
que cette écorce contient une multitude de petites chambres. Pour les
qualifier, il utilise le terme " cellules ".
C'est donc bien Hooke, l'inventeur du terme " cellule ".
Il décrit également des structures similaires dans des échan-
tillons provenant d'autres végétaux.
Dans certaines cellules, il observe la présence d'un liquide. Il
en conclut erronément que les cellules dans les plantes
servent au transport de substances.
En réalité, les structures observées par Hooke ne sont que
des parois cellulaires : les cellules constitutives de l'écorce
sont des cellules mortes.
Les cellules n'ayant été observées que dans des plantes, on
imaginait que seules les plantes étaient constituées de cel-
lules.
1.2. Antonie van LEEUWENHOEK (1632-1723)
van Leeuwenhoek n'a pas une formation scientifique de
base consistante. Il n'est, au départ, qu'un artisan habile
dans la fabrication de lentilles.
Il exerce, à Delft, la profession de drapier, pour laquelle il
doit pouvoir examiner les fibres des textiles qu'il achète.
Il met ainsi au point un grand nombre de lentilles de
grande qualité.
Les observations et les descriptions qu'il fait, le mènent à
entrer en contact avec des scientifiques. C'est là qu'il
acquiert un bagage scientifique.
Il fabrique des microscopes qui permettent des grossis-
sements de 50 à 300 fois et qui lui permettent de
découvrir toutes sortes d'« animalcules ».
Avec lui, le monde des êtres vivants microscopiques unicellulaires devient acces-
sible.
Il réalise de nombreuses observations de spermatozoïdes. Ces observations mèneront à l'idée que
ces spermatozoïdes contiennent l'être vivant entièrement formé, mais en miniature. Dans
le cas de l'être humain, on parle de l'homuncule.
Ce modèle ne reconnaît aucune importance à l'ovocyte.

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1.3. Invention de la théorie cellulaire
D'autres scientifiques vont utiliser les microscope pour étudier plus avant les cellules mises en évi-
dence par Hooke et van Leeuwenhoek.
En 1838, Matthias Schleiden (ci-contre à gauche), un botaniste allemand
suggère que tous les tissus végétaux sont faits de cellules.
Un an plus tard, le zoologiste Théodore Schwann (à droite) en arrive à la
même hypothèse au sujet des animaux.
En 1855, Rudolf Virchow (ci-dessous) suggère que toute cellule provient
d'une autre cellule, préexistante (" omnis cellula e cellula ").
Les contributions de ces trois scientifiques ont mené à la théorie cellulaire qui com-
porte trois grands aspects :
 La cellule est la plus petite entité vivante.
 Tout être vivant est composé de cellules.
 Toute cellule provient d'une autre cellule.
1.4. Pluricellulaires et unicellulaires
Aujourd'hui, on considère que tout être vivant est formé de cellules. L'être humain est formé de mil-
liards de cellules. Parmi elles,
on peut distinguer un certain
nombre de types différents :
 certaines nous servent à
transporter l'oxygène (l'il-
lustration ci-contre à
gauche présente des glo-
bules rouges),
 d'autres à nous défendre
contre les microbes (l'illus-
tration ci-contre à droite
présente des globules
blancs),
 d'autres à produire les en-
zymes digestives,
 d'autres à nous servent à
penser (l'illustration ci-
dessous à gauche présente
des cellules nerveuses),
Bien que la plupart des orga-
nismes soient formés d'un grand
nombre de types différents de
cellules, certains sont constitués
d'une seule cellule. Les biolo-
gistes parlent d'organismes unicellulaires (l'illustration ci-contre à
gauche présente une amibe, organisme unicellulaire).
1.5. Organisation des cellules
Dans les organismes pluricellulaires, les cellules sont organisées en tissus.
Un tissu est un ensemble de cellules caractérisées par
 une structure et

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 une fonction commune
L'illustration à gauche présente un fragment de tissu prélevé
dans la gorge d'un être
humain.
L'illustration de droite
présente une coupe d'un
tissu végétal. On y
reconnaît trois tissus
différents.
L'étude de l'organisation
des cellules en tissus est
appelée " histologie ".
1.6. Échelle de grandeurs
La plupart des structures cytologiques intéressantes sont trop petites pour être observées à l'œil nu.
L'œil humain peut distinguer deux objets distants de 100 µm (c'est la résolution de l'œil humain).
L'illustration ci-dessous indique les grandeurs approximatives des objets. On voit que les cellules
végétales peuvent, dans certains cas, être distinguées à l'œil nu. En général, l'usage du microscope
est obligatoire.
D'un type cellulaire à l'autre, les dimensions sont très variables.
La plupart des cellules animales mesurent entre 10 et 100 µm. Les cellules sanguines sont plus
petites (globules blancs, 3 à 4 µm ; globules rouges, 8 µm).
Les cellules végétales sont souvent plus grandes que les cellules animales.
L'œuf d'autruche est, au départ, constitué d'une seule cellule. Certaines cellules nerveuses humaines
mesurent plus d'un mètre.
2. Quelques méthodes d’étude de la cellule.
2.1. Mise en évidence du rôle du noyau.
Acetabularia est une algue unicellulaire de grande dimension (6 cm
de haut). Le noyau est situé près du pied. Il en existe plusieurs
espèces qui se différencient par la forme du chapeau.
chapeau
noyau
pied

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2.1.1. Expérience 1.
On sectionne le chapeau et on laisse l’algue se régénérer. Le
chapeau se reforme parfaitement. La partie qui ne contient
pas le noyau dégénère rapidement.
2.1.2. Expérience 2.
On procède à l’échange des noyaux entre deux espèces d’Acetabularia.
1. En te basant sur l’illustration ci-dessus, expose les résultats de cette expérience.
2. Quelles conclusions peut-on tirer de cette expérience quant à l’importance du noyau dans la cel-
lule?
Le noyau contient des informations qui permet-
tent à la cellule de survivre.
Le noyau contient les plans de fabrication des
substances qu’elle doit être capable de fabri-
quer.
3. Pour chacun des deux rôles précisés ci-dessus, indique
quelle expérience permet de le mettre en évidence. Ex-
plique pourquoi.
4. Quel est le rapport entre l’illustration ci-contre et le noyau
cellulaire ?
5. Quel problème fondamental est posé à la division cellu-
laire au niveau du noyau ?
2.2. Le microscope.
Le cytologiste utilise le microscope optique et le microscope électronique pour l’étude de la cellule.
Chacun d’eux a des avantages et des inconvénients.
A. crenulata
A. mediterranea
échange des noyaux