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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.
Cell.
animale 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
X
médicaments, drogues et
poisons;
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
X
de la matière organique de la
cellule).
Mitochondrie
Double membrane; membrane
interne est repliée et forme des
Fabrication de molécules à haute
X
crêtes; possède des ribosomes et de teneur énergétique, l'ATP.
l'ADN.
X
Chloroplaste
Possède un réseau interne de
membranes rondes où l'on trouve la Accumulation de pigments verts;
chlorophylle; possède des
lieu de la photosynthèse
ribosomes et de l'ADN.
X
Vacuole centrale
Sac membranaire.
Contient des pigments, de l'eau,
des ions, des déchets.
X
Ribosome
Petits organites!
Synthèse des protéines.
Cytosquelette:
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;
Microfilament
et microtubules
X
X
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
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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 "semiperméable"?
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
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Apoptose : Processus par lequel des cellules déclenchent leur autodestruction en
réponse à un signal (Mort cellulaire programmée).
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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.
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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).