la cellule

LA CELLULE
I- GENERALITES
1- Historique
C’est le savant anglais Robert Hooke qui découvrit en 1665 l’organisation
cellulaire des êtres vivants en observant avec un microscope qui ne grossissait que
40 fois, une fine lamelle de liège. Il vit alors qu’elle était formée d’une multitude de
petites chambres qui lui rappelaient celles d’une ruche d’abeilles. C’est pourquoi il
leur a donné le nom de cellules.
2- Unité fonctionnelle
Toutes les fonctions vitales d’un organisme ont lieu dans la cellule. L’être
vivant pluricellulaire n’est pas un simple assemblage de cellules mais le résultat de
l’activité coordonnée de toutes les cellules qui le composent.
3- Unité d’origine
Toutes les cellules qui composent un être vivant proviennent elles-mêmes
d’autres cellules. Les cellules se reproduisent par divisions successives, donnant
ainsi naissance à de nouvelles cellules.
Cellules souches : cellules capables de se différencier pour donner tous les
types cellulaires présents dans un organisme.
Les cellules souches embryonnaires sont totipotentes (capable de se
différencier en n’importe quel type de cellule composant l’organisme).
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Les cellules souches adultes sont multipotentes (au cours de leur
développement, leurs possibilités de différenciation diminuent).
4- Cytologie : définition
L’étude des cellules est la cytologie qui apprécie leur forme, leur composition
chimique, leur fonctionnement.
5- Différenciation cellulaire
Chez les êtres unicellulaires, toutes les fonctions vitales sont réunies dans la
même cellule qui est dite indifférenciée. A l’inverse, chez les êtres pluricellulaires,
chaque fonction est dévolue à un groupe de cellules spécialisées, regroupées au
sein d’un même tissu et dites différenciées (ex: cellules hépatiques, sanguines,
nerveuses, etc...).
II- MORPHOLOGIE CELLULAIRE
1- Moyens d'étude
Le microscope optique classique grossit environ 2000 fois. La microscopie
électronique permet des grossissements de 200 000 à 2 millions. L’examen
microscopique peut porter sur des cellules vivantes ce qui renseigne sur la structure
et la physiologie cellulaire. Il peut également porter sur des cellules fixées et colorées
ce qui permet une étude plus précise de la structure cellulaire en fonction des
colorants utilisés.
L’utilisation de micro-manipulateurs permet de réaliser de micro-interventions
chirurgicales au niveau cellulaire, par exemple dans les opérations de fécondation in
vitro et de clonage.
2-Taille des cellules
Une cellule mesure en règle générale de 5 à 50 microns (µ). Par exemple, le
diamètre du globule rouge est de 7 µ.
3- Forme et structure
Les cellules sont de forme variable, cubique, cylindrique, ovoïde, en forme de
disque biconcave comme dans le cas du globule rouge. Toutes les cellules
comprennent un corps cellulaire contenant le cytoplasme dans lequel se trouve le
noyau.
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III- STRUCTURE DE LA CELLULE
1- Le cytoplasme
Le cytoplasme est composé de hyaloplasme renfermant des inclusions
cytoplasmiques. Il est limité par la membrane cellulaire qui isole la cellule du milieu
extérieur.
2- Le hyaloplasme
C’est une substance visqueuse, transparente, homogène.
3- La membrane cellulaire
La membrane cellulaire est très complexe. C’est une bi-couche lipidique
traversée par des protéines. Elle présente des pores qui mettent la cellule en
communication avec l’extérieur. Les protéines transmembranaires assurent des
transports actifs dans les deux sens. Par exemple le système de la pompe à sodium
chasse le sodium vers l’extérieur de la cellule et fait entrer du potassium. La
membrane possède aussi des récepteurs spécifiques pour diverses substances
hormonales ou chimiques ou permettant la fixation et la pénétration de certains virus.
4- L’appareil mitochondrial – Les mitochondries
L’appareil mitochondrial est constitué de mitochondries soit isolées, soit
groupées en filaments. Les mitochondries sont limitées par une double membrane, la
membrane interne formant des crêtes mitochondriales vers l’intérieur. Les
mitochondries sont les centrales énergétiques de la cellule. Elles produisent l’énergie
sous forme d’ATP en dégradant le glucose en présence d’oxygène. Le cyanure agit
en bloquant cette production d’énergie.
Les mitochondries contiennent de l’ADN qui a la particularité d’être
uniquement d’origine maternelle.
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5- L’appareil de Golgi
L’appareil de Golgi est composé d’un ensemble de 5 à 10 sacs en forme de
disque, dont la fonction est de synthétiser les sucres, de stocker et de concentrer
diverses substances puis de les transporter en dehors de la cellule.
6- Les lysosomes
Les lysosomes sont des granulations remplies d’enzymes assurant la
dégradation des substances que la cellule a captées. Pour éviter de digérer leur
propre membrane, les lysosomes disposent d’un revêtement interne les protégeant
de l’action de leurs propres enzymes.
7- Le réticulum endoplasmique
C’est un réseau de cavités de forme tubulaire qui assure le stockage et le
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transport de diverses substances à l’intérieur de la cellule.
8- Les ribosomes
Les ribosomes sont composés d’ARN et de protéines. Ils se composent de
deux sous-unités. Ils interviennent dans la synthèse des protéines en traduisant
l’information génétique recopiée à partir de l’ADN et contenue dans l’ARN messager.
Ils sont le plus souvent groupés à la surface des canalicules du réticulum
endoplasmique.
9- L’ergastoplasme
En période d’activité sécrétoire intense de la cellule, le réticulum
endoplasmique se développe et les ribosomes deviennent très nombreux.
L’ensemble de ces deux formations prend le nom d’ergastoplasme.
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10- Le centre cellulaire ou centrosome
Il est formé de quatre centioles groupés en deux paires. Les centrioles, de
forme cylindrique sont formés de microtubules. Le centrosome intervient lors de la
division cellulaire.
11- Les vacuoles
Ces cavités contiennent des substances de réserve ou des déchets.
IV- LE NOYAU
Il est de forme sphérique, ovoïde, parfois polylobée comme dans les
polynucléaires du sang.
Il est limité par une membrane nucléaire présentant des pores qui permettent
les échanges avec le cytoplasme. Il contient une substance visqueuse, le suc
nucléaire, contenant les nucléoles et de l’ADN.
Les nucléoles, petites sphères très colorables, sont constituées d’acide
ribonucléique (ARN).
L’ADN se présente dans le noyau cellulaire sous deux formes différentes:
1- lorsque la cellule est au repos, le noyau cellulaire contient des blocs très
colorés, la chromatine. Son étude en microscopie électronique montre qu’elle est
formée de fibres chromatiniennes qui sont constituées d’ADN dont la double hélice
est entourée d’un manchon de protéines. Ces fibres sont enroulées en spirale
formant un filament qui est à son tour torsadé sur lui-même.
2- lorsque la cellule va se diviser, les fibres chromatiennes se transforment en
chromosomes dont le nombre et l’aspect sont constants pour une même espèce.
L’ADN possède schématiquement deux grandes propriétés :
 il est capable de se répliquer pour permettre la reproduction des cellules
 il commande la synthèse des protéines, constituants essentiels des êtres vivants.
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V- LES CONSTITUANTS DE LA CELLULE
Différents éléments simples se combinent entre eux pour former des
molécules complexes que l’on peut classer en deux grands groupes :
1. Les substances minérales : eau, potassium, sodium, calcium, magnésium,fer,
zinc, phosphore, soufre,chlore, iode, fluor. L’eau représente 70% du poids total
du corps humain. Elle est présente dans la cellule sous forme d’eau liée (entrant
dans la composition chimique de la matière vivante) et sous forme d’eau libre du
sang ou de la lymphe. Seule l’eau libre peut se transformer en glace au-dessous
de zéro degré.
2. Les substances organiques composées uniquement de carbone, d’hydrogène,
d’oxygène, d’azote. Selon leurs propriétés chimiques, les substances organiques
sont classées en trois catégories :
 Les protides. Les plus simples sont les acides aminés. La combinaison de
plusieurs acides aminés forme les polypeptides. Enfin la combinaison des
polypeptides forme les protéines, constituants fondamentaux des êtres vivants.
 Les lipides. Ils sont contenus dans des inclusions lipidiques ou encore liés au
protéines pour donner des lipoprotéines. Ils entrent dans la constitution des
membranes.
 Les glucides ou sucres. Le glucose est le fournisseur d’énergie de la cellule.
VI- LE FONCTIONNEMENT DE LA CELLULE
Les fonctions vitales de la cellule sont les suivantes :
1- Nutrition et métabolisme
La cellule puise dans le milieu extérieur les éléments nécessaires à son
fonctionnement. Cette absorption peut être soit passive à travers la membrane
(pression osmotique), soit active à l’aide des protéines de transport. L’absorption par
la cellule de particules volumineuses se fait parfois par d’autres processus :
 la phagocytose comme dans le cas des polynucléaires  la cellule émet des
pseudopodes qui entourent puis incluent la particule dans le cytoplasme
 la pinocytose  la membrane s’invagine entraînant les particules dans un canal
qui se referme ensuite.
Les matériaux ingérés sont utilisés par la cellule pour produire sa propre matière
vivante ce qui porte le nom d’anabolisme ou pour produire de l’énergie.
La dégradation par la cellule des aliments ou de ses constituants usés porte le
nom de catabolisme.
L’ensemble des réactions dont la cellule est le siège constitue le métabolisme
cellulaire (anabolisme + catabolisme = métabolisme).
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2- Respiration cellulaire
Les mitochondries, grâce à des phénomènes d’oxydo-réduction, dégradent le
glucose en présence d’oxygène avec production d’énergie et de gaz carbonique.
3- Reproduction cellulaire
Les êtres unicellulaires se multiplient par division directe, c’est l’amitose. La
division cellulaire indirecte ou mitose est le seul mode de division observé chez les
êtres pluricellulaires. Elle aboutit à la formation de deux cellules filles identiques à la
cellule mère. La mitose comporte plusieurs phases :
1. L’interphase. Cette phase se situe entre les phases de division
cellulaire. C’est durant cette phase que la cellule va doubler son
stock d’ADN en vue d’une prochaine mitose.
2. La prophase. C’est l’étape qui précède la division cellulaire. Les
chromosomes commencent à apparaître. La membrane nucléaire
disparaît. Le fuseau achromatique formé de petits tubules de
protéines apparaît entre les deux pôles de la cellule.
3. La métaphase. Les chromosomes s’unissent aux petits tubules
du fuseau et se disposent sur l’équateur de ce fuseau.
4. L’anaphase. Il y a division longitudinale de tous les
chromosomes en deux moitié rigoureusement identiques et
migration de chaque moitié le long du fuseau vers l’un des pôles
de la cellule.
5. La télophase. Les nouveaux chromosomes sont entourés par une
membrane nucléaire.
Les deux cellules filles se séparent.
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Il existe un autre mode de division particulier, réservé uniquement aux cellules
sexuelles ou gamètes (ovule chez la femme, spermatozoïde chez l’homme), c’est la
méiose. Elle aboutit à la formation de cellules ayant la moitié du nombre initial de
chromosomes (1N), car au sein de chaque paire, c’est soit le chromosome d’origine
paternelle, soit celui d’origine maternelle qui se retrouve dans la cellule germinale.
Ceci permet le brassage de l’information génétique. La fusion d’un gamète mâle et
d’un gamète femelle aboutira à la formation de l’œuf qui possède alors le nombre
normal de chromosomes (2N)
4- Mort cellulaire
Elle peut être naturellement programmée : c'est l'apoptose qui est le processus
par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal.
Les cellules peuvent être détruites par l'organisme quand elle ont atteint la limite
de leur durée de vie.
En pathologie, la mort cellulaire peut survenir brutalement par coagulation lors
d’une brûlure par exemple. Elle peut survenir lentement, précédée par une période
d’agonie plus ou moins longue, au cours de laquelle on peut observer l’agonie puis la
mort des organites intra-cellulaires. Les altérations cellulaires visibles au microscope
portent le nom de dégénérescence: dégénérescence graisseuse, hyaline, amyloïde,
muqueuse, colloïde. Après la mort survient la période de nécrose, caractérisée par
la destruction de la cellule. Ce qui reste de la cellule est phagocyté par les
macrophages.
V- LES PRINCIPAUX TISSUS
1- Définitions
Un ensemble de cellules différenciées en vue de la même fonction constitue
un tissu. L’étude des tissus est l’histologie. Il existe quatre grandes variétés de tissus:
1. épithéliaux
2. conjonctifs
3. musculaires
4. nerveux
Un ensemble de tissus différents mais concourant à une même fonction
constituent un organe.
L’ensemble des organes qui participent à une même fonction constituent un
appareil (Ex: appareil digestif).
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2- Les quatre variétés de tissus
2-1- Les épithéliums
On distingue
glandulaires.
les
épithéliums
de
revêtement
et
les
épithéliums
Les épithéliums de revêtement sont constitués d’une seule couche de cellules
(épithéliums simples) ou de plusieurs couches (épithéliums stratifiés) reposant
sur une membrane basale. La forme des cellules qui les composent permet de
distinguer les épithéliums cylindriques, cubiques, pavimenteux.
Epithélium simple
cylindrique
Epithélium simple
cubique
Epithélium pavimenteux
stratifié non kératinisé
(exemple : MUQUEUSE)
Epithélium simple
pavimenteux
Epithélium pavimenteux
stratifié kératinisé
(exemple : PEAU)
Les cellules qui composent les épithéliums glandulaires élaborent des
substances particulières et les excrètent. Les glandes qui peuvent excréter leurs
produits de sécrétion dans le sang sont dites endocrines. Les glandes qui déversent
leurs sécrétions à l’extérieur ou dans un organe creux (estomac, intestin) sont les
glandes exocrines.
2-2- Le tissu conjonctif
C’est un tissu de remplissage qui comble les vides entre les organes. Il est
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constitué par :
 des cellules conjonctives: fibroblastes et fibrocytes, qui sont fixes
 des cellules mobiles, les histiocytes qui ont des capacités de phagocytose
 des fibres de collagène, épaisses et résistantes, qui comblent les espaces entre
les cellules
 des fibres élastiques plus fines
 des fibrilles de réticuline
Le tissu conjonctif peut subir des transformations et donner:
1. le tissu adipeux (surchage en graisse de ses cellules)
2. le tissu osseux ou cartilagineux (calcification de sa substance interstitielle)
3. le sang et les cellules hématopoïétiques
2-3- Le tissu musculaire
Le tissu musculaire possède une propriété physiologique, la contractilité,
assurée par les cellules musculaires ou myocytes. Ces cellules sont caractérisées
par la présence dans leur cytoplasme de nombreuses myofibrilles composées de
myofilaments groupés parallèlement selon le grand axe de la cellule .
Il existe trois types de tissu musculaire composés de cellules musculaires ou
myocytes :

le tissu musculaire strié, qui est généralement associé au squelette, et est
composé de cellules (rhabdomyocytes) qui présentent une striation
transversale. Il est à contraction volontaire.

le tissu musculaire lisse, formé de léiomyocytes, est localisé dans la paroi
des viscères (estomac, intestins) et des vaisseaux. La contraction des
muscles lisses, sous la dépendance du système nerveux végétatif, est
involontaire.

le tissu musculaire cardiaque est composé de cardiomyocytes. Il est très
semblable au tissu musculaire strié et on ne le trouve chez l'homme qu'au
niveau du myocarde. Il se caractérise par son aptitude à se contracter
rythmiquement et harmonieusement de façon spontanée. Il est innervé par le
système nerveux végétatif : le rythme des battements cardiaques est
déterminé par l'activité du noeud sino-auriculaire mais peut être modifié par
les influx sympathiques et parasympathiques
2- 4- Le tissu nerveux
Le tissu nerveux comprend essentiellement 4 catégories cellulaires :
1- les neurones : leur corps cellulaire est localisé dans le système nerveux central
(SNC) à l’exception de deux types de neurones : i) les neurones végétatifs ; le
corps cellulaire de ces neurones est localisé dans les ganglions végétatifs
situés à proximité ou au sein même des tissus cibles. ii) les neurones sensitifs ;
le corps cellulaire de ces neurones est localisé dans les ganglions spinaux,
situés le long de la moelle épinière, à l'extérieur du canal rachidien.
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2- les cellules de la névroglie : le terme névroglie recouvre un ensemble de types
cellulaires qui assure, notamment, le soutien architectural, trophique et nutritif des
neurones.
La
névroglie
du
SNC
est
composée
d’astrocytres,
d’oligodendrocytes et d’épendymocytes alors que la névroglie du système
nerveux périphérique est composée de cellules de Schwann.
3- les macrophages : le système nerveux central accueille une population de
macrophages résidents qui proviennent du tissu hématopoïétique. On trouve
également des macrophages au niveau du système nerveux périphérique, dans
le tissu conjonctif qui est associé aux nerfs périphériques.
4- les cellules souches neurales : depuis une dizaine d’années la notion du non
renouvellement du tissu nerveux à été remise en cause. On sait en effet qu’un
faible contingent de cellules souches est présente au niveau du SNC et participe
non seulement au développement, mais également au renouvellement permanent
du tissu nerveux et, le cas échéant, à sa régénérescence.
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