cellule observe

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Mise
en train •••
• D'après toi, à quoi
ressemble une
cellule?
• Un bâton de baseball
est fait de cellules de bois
mortes. Quelle partie de
1
.,...
la cellule rend le bâton
aussi dur?
• Pourquoi un organisme
unicellulaire ne peut-il
pas atteindre ta taille?
Journal
sch:~ntifique
Dans ton journal sclen-
. - tifiqµ~. fais un dessin
r-eprëeentont une cellule
d'après l'idée qµe tu
t'en fais. Dessine toutes
les parties qµe tu con-
nais. Réponds ensuite
de ton mieux aux deux
dernières qµestions
ci-dessus. En étudiant
bien ce chapitre.
tu trouveras des
réponses aux trois
qµestions énoncées
dans la Mise en train.
1
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Omni
TRUC
Pour savoir comment
fabriquer et utiliser un
journal scientifique,
lis la page 534.
Cet oiseau est vivant! Le mou-
vement constitue un des signes de vie.
Mais le mouvement est-il toujours
signe de vie? IJavion bouge, et
pourtant il n'est pas vivant. Décrire
les différences entre les organismes
vivants et les objets inanimés est plus
difficile qu'on ne le pense. Certains
objets inanimés, ou non vivants,
possèdent des caractéristiques de vie,
comme le mouvement, la croissance
et la reproduction. Par exemple, les
cristaux peuvent croître et les flaques
d'huile qui flottent sur l'eau peuvent
se diviser en deux.
4 Des cellules aux systèmes organiques
Cependant, du point de vue des
biologistes, une caractéristique diffé-
rencie toutes les formes de vie des
autres choses. Les biologistes ont
découvert que tous les organismes
vivants étaient {aits de cellules. Selon
les scientifiques, la cellule est la plus
petite unité vivante qui existe. Les
avions, les cristaux et les flaques d'huile
ne sont pas constitués de cellules.
Ils ne sont donc pas vivants. Au cours
de ce chapitre, tu verras comment
les scientifiques ont appris à connaître
les cellules. Tu te serviras aussi d'un
microscope pour observer des cellules
et découvrir ce qui se cache dans ces
remarquables micro-organismes.
feux
sur les concepts clés
Au cours de ce chapitre, tu apprendras:
• pourquoi on considère la cellule comme l'unité
élémentaire de vie;
• en quoi une cellule de ton corps se compare à tout
ton corps;
• comment les organismes unicellulaires satisfont leurs
besoins de survie;
• en quoi les organismes unicellulaires diffèrent des
o lsrnes multicellulaires;
• en quoi la ucture des cellules végétales diffère de
celle des cellules~imales;
• quelles structure trouve à l'intérieur des cellules
et ce que font ces ructures;
• pourquoi les cellul sont petites.
Qü'est-ce que la vie?
L'une des idées intéressantes que tu étudieras
dans ce chapitre est que chaque cellule vivante
peut exécuter des fonctions comparables à celles
de l'organisme auquel elle appartient. Comment
ferais-tu pour déterminer si une chose est vivante
ou non vivante?
Ce que tu dois faire
1. Joins-toi à une autre personne ou à un groupe
de ta classe. Ensemble, tenez une séance de
remue-méninges afin d'énumérer toutes les
caractéristiques que les êtres vivants ont en
commun.
2. Dressez la liste de vos idées ou illustrez-les
dans un croquis ou une bande dessinée. Vous
F reviendrez à votre liste ou croquis au cours du
.,·· module.
Omni
Tu trouveras des conseils sur le travail de groupe à la page 536.
feux
sur les
habiletés clés
Au cours de ce chapitre, tu vas:
• apprendre à utiliser un microscope;
• préparer des échantillons à observer au microscope;
• trouver des objets à observer au microscope et les
dessiner;
• estimer la taille d'objets microscopiques;
• calculer le rapport entre un volume et une superficie;
• concevoir la maquette d'une cellule à l'aide de maté-
riaux courants.
L'observation des cellules 5

1-----__.:..1;.;...::;....1 Microscopes et cellules
Comment peut-on grossir l'image d'un objet trop petit pour être vu à l'œil nu?
Tu procèdes de la même manière qu'on a procédé pour grossir l'œil de l'élève
que te montre la photographie ci-dessus. Le grossissement donne une image
grossie de l'objet.
F
Trop petits pour être vus
C'est peut-être difficile à imaginer, mais il y a autour de toi des choses vivantes
que tu ne peux pas voir. L'œil humain voit seulement les objets qui mesurent plus
de 0,1 mm. Regarde les cercles de cette page; ils sont composés de points. Dans
le premier cercle, tu distingues probablement chaque point. Dans quel cercle la
couleur paraît-elle uniforme? La couleur est-elle réellement «uniforme» ou
est-elle plutôt composée de points? La plupart des gens ne distinguent les points
que si ces points sont à 0,1 mm de distance.
-~
ACTIVITE
Que faut-il pour grossir
l'image d'un objet? d'exploration
Ce que tu dois faire
1. Ois lequel des contenants grossira le plus
l'image des lettres imprimées dans ton manuel
ou sur un journal.
2. Remplis les contenants d'eau et vérifie ta
prévision.
Depuis combien de temps essaie-t-on de grossir
l'image des objets? Il y a 2000 ans, les Romains se
servaient de récipients remplis d'eau pour grossir
l'image des objets sur lesquels ils gravaient des
mots. Cette activité te propose d'essayer une tech-
nique de grossissement similaire.
Ce dont tu as besoin
des bouteilles, des pots et des flacons de formes
différentes
Qu'as-tu découvert?
Si tu devais concevoir une lentille à insérer dans
la loupe d'un détective qui veut examiner les
éléments de preuve d'un crime, quelle forme
donnerais-tu à ta lentille? Dessine ta lentille.
Les premiers microscopes
Les scientifiques d'autrefois ont fait exactement la même découverte que toi,
dans ton activité d'exploration, au sujet de la forme de lentille qui permettrait le
meilleur grossissement. L'un des plus grands explorateurs de l'histoire a décou-
vert tout un univers sans quitter sa maison. C'était un marchand de tissus hol-
landais du nom d' An tonie Van Leeuwenhoek. Pendant ses loisirs, il fabriquait des
lentilles grossissantes. Grâce à son habileté à polir des lentilles très petites, il a
fabriqué un instrument appelé microscope, pouvant grossir les objets 300 fois
(300x).
Le microscope grossit les objets en dirigeant la lumière à travers une lentille.
(Tu en apprendras davantage sur les lentilles et le grossissement au module 3,
intitulé «La lumière et les instruments d'optique».) Grâce à ses microscopes
simples, Van Leeuwenhoek a étudié des substances comme le sang, l'eau d'étangs
et les dépôts de matière sur ses dents. Il a été la première personne à observer
des organismes constitués d'une seule cellule. Il a appelé ces organismes
unicellulaires «animalcules».
Quand Van Leeuwenhoek s'est mis à écrire sur ses découvertes, en 1674, il a
fait sensation. Jusque-là, personne n'avait soupçonné que nous étions entourés
d'un univers parallèle d'organismes vivants trop
petits pour être visibles à l'œil nu. Les décou-
vertes de Van Leeuwenhoek ont éveillé
l'imagination des gens. Certaines per-
sonnes se sont demandé si les orga-
nismes unicellulaires n'apporteraient
pas de réponse à l'éternelle ques-
tion: « Qu'est-ce que la vie?»
Figure 1.2 Van Leeuwenhoek a été le
premier à voir des globules rouges
comme ceux-ci (grossis 160x).
le savais•tu?
Antonie Van
Leeuwenhoek a
découvert les micro-
organismes en fabriquant
des lentilles qui grossis-
saient les objets jusqu'à
300 fois. En comparai-
son, la paume de ta main
grossie 300 fois aurait
à peu près la taille d'une
porte de dimensions
ordinaires.
L'observation des cellules 1

1
' 1
1
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Imagine-toi à la place de
Van Leeuwenhoek.
Comment vivait-on à
cette époque-là? Rends-
toi à la bibliothèque ou
sers-toi d'un ordinateur
pour te renseigner sur la
vie et l'époque de Van
Leeuwenhoek. Crée une
bande dessinée, une
pièce, un film vidéo, un
exposé ou trouve une
autre façon de présenter
au reste de ta classe ce
que tu sais sur ce scien-
tifique et ses expériences.
Figure 1.3A
Un microscope optique
composé
Sans le microscope, les scientifiques n'auraient rien pu apprendre sur la
structure des cellules, car l'œil humain ne peut voir d'aussi petites cellules que si
leur image est grossie. Les microscopes de Van Leeuwenhoek n'avaient qu'une
lentille, qui ressemblait à une loupe. I.Jéchantillon (ou objet) étudié au micro-
scope était maintenu en place sur un porte-objet. Une source de lumière placée
derrière le porte-objet produisait une image brillante.
Les microscopes d'aujourd'hui
Peu à peu, les améliorations technologiques et matérielles ont permis de mettre
au point des microscopes optiques composés modernes, comme ceux de ton
école. Ces microscopes possèdent deux systèmes de lentilles, ce qui augmente
leur pouvoir de grossissement, c'est-à-dire l'agrandissement de l'image.
Les meilleurs microscopes optiques peuvent grossir l'image des objets
2000 fois. Mais ce n'est pas assez pour voir les plus petites structures internes
des cellules. Pour voir ces cellules, les scientifiques se servent de microscopes
électroniques, qui utilisent des faisceaux d'électrons plutôt que la lumière. Les
électrons sont concentrés sur l'objet, puis agrandis pour former une image sur
un écran de télévision ou une plaque photographique. Le premier microscope
électronique a été fabriqué en Allemagne en 1932. Il pouvait grossir une image
4000 fois. En 1938, le premier microscope électronique pratique était mis au
point à l'Université de Toronto par les Canadiens James Rillier, de Brampton
(Ontario), et Albert Prebus, d'Edmonton (Alberta). Afin d'éprouver leur nouveau
et précieux instrument de laboratoire, ils ont d'abord regardé le tranchant d'une
lame de rasoir. Au microscope optique, le tranchant de la lame est apparu rela-
tivement lisse. Mais, avec leur microscope électronique, le même tranchant de
lame ressemblait à une chaîne de montagnes en dents de scie! Ce microscope
électronique pouvait grossir une image 7000 fois.
De nos jours, les scientifiques, les ingénieurs et les médecins se servent
couramment de microscopes optiques ou électroniques. Pourrais-tu nommer
quelques-uns des objets microscopiques qu'ils observent?
Au cours de ta première expérience du module, tu apprendras comment
utiliser efficacement un microscope. Ensuite, tu pourras, toi aussi, explorer
l'univers microscopique qui t'entoure.
8 Des cellules aux systèmes organiques
Figure 1.38 Un microscope électronique à balayage
Les microscopes électroniques modernes peuvent grossir
l'image d'un objet 2 000 000 de fois. On peut voir l'image sur
un écran de télévision, mais on en tire généralement une
photographie appelée micrographie électronique.
Les microscopes électroniques se divisent en deux grands
types. Il y a le microscope électronique par transmission,
dans lequel des électrons traversent une coupe très mince de
l'objet. Il ne suffit pas de couper l'objet très mince, il faut
aussi le placer dans un vacuum. Comme il n'y a pas d'air dans
un vacuum, seuls les cellules et les tissus morts peuvent être
observés à l'aide d'un microscope électronique par transmis-
sion. Il y a aussi le microscope électronique à balayage, qui
Les microscopes électroniques par transmission montrent
des images très détaillées. Celui-ci présente l'image d'une
coupe très mince d'un acarien.
Figure 1.3C Un microscope électronique par transmission
sert à observer les surfaces d'objets entiers. Ce microscope
permet d'observer et de photographier des cellules vivantes.
Dans le microscope électronique à balayage, les électrons sont
réfléchis sur la surface de l'objet pour produire une image en
trois dimensions.
Les microscopes électroniques ont aidé les scientifiques à
comprendre de nombreuses structures microscopiques,
comme les parties d'une cellule. Limage illustrée à gauche
a été produite par un microscope électronique par transmis-
sion, tandis que celle de droite a été produite par un micro-
scope électronique à balayage.
Les microscopes électroniques à balayage montrent
beaucoup de détails à la surface des organismes observés.
Cet acarien est grossi 350 fois.
L'observation des cellules 9

' 1
RÉALISE UNE EXPÉRIENCE
Sers-toi d'un microscope
Grâce à cette expérience, tu apprendras à reconnaître et à utiliser les différentes
parties d'un microscope. Tu examineras ensuite des préparations microscopiques
fournies par ton enseignant ou ton enseignante. Tu t'exerceras à faire le dessin
de ce que tu observes au microscope. Au cours de l'expérience, tu trouveras aussi
un moyen d'estimer la taille d'un objet microscopique. Après avoir acquis
ces habiletés, tu seras capable d'étudier des cellules végétales et animales
et d'observer des organismes microscopiques vivants comme ceux que
Van Leeuwenhoek a découverts.
Part.ie 1
Le microscope optique composé
Problème à résoudre
Quelles sont les parties d'un
microscope ?
Marche à suivre
O Étudie la photo du micro-
scope optique composé.
Apprends les noms et les
fonctions des parties du
microscope.
f) Avant de passer à la partie 2,
ferme ton livre, puis dessine
et nomme autant de parties
du microscope que tu peux.
10 Des cellules aux systèmes organiques
O L'oculaire
Partie où tu mets l'œil. Comporte
une lentille qui grossit l'image
de l'objet, en général 10 fois.
Le pouvoir de grossissement est /
gravé sur le côté de l'oculaire.
O Le corps
Maintient la distance qui convient
entre l'oculaire et l'objectif.
a La vis macrométrique
Élève ou abaisse la platine pour faire
la mise au point sur l'objet. Tu
l'utiliseras seulement avec l'objectif
faible puissance.
0 La vis micrométriqJ.3e
Permet le réglage précis de l'objectif
moyenne ou haute puissance.
G La potence
Relie le pied au corps. Pour trans-
porter un microscope, on le tient par
la potence.
G Le revolver porte-objectifs
Tête pivotante qui tient deux ou
plusieurs objectifs et qu'on tourne
pour changer d'objectif. Quand
l'objectif est en place, il y a un déclic
qui se fait entendre.
0 Les objectifs
Contiennent les lentilles qui gros-
sissent les objets. Chaque objectif
a un pouvoir de grossissement
différent des autres. Ce pouvoir
est gravé sur le côté de l'objectif;
exemples: 10 x (objectif faible puis-
sance), 40x (objectif moyenne
puissance), 1 OOx (objectif haute
puissance). Assure-toi d'être
capable de distinguer les objectifs.
4D La platine
Soutient la lame. Des valets main-
tiennent la lame en place. L'orifice
situé au centre de la platine permet
à la lumière projetée par la lampe de
traverser la lame.
O La lentille de champ collectif
Dirige la lumière vers l'objet à
étudier.
() Le diaphragme
Règle la quantité de lumière projetée
sur l'objet à observer.
O La lampe
Projette une lumière qui traverse
l'objet pour faire ressortir ses détails.
(Ton microscope pourrait avoir un
miroir au lieu d'une lampe. Dans ce
cas, tu régleras le miroir de manière
à diriger la lumière à travers les
lentilles.)
Les parties d'un microscope optique
O L'oculaire ---------------.
Q Le corps
.---- (:) La vis
macrométrique
La vis micrométrique
- G La potence
G) Les objectifs
La lentille de
champ collectif
Le diaphragme
La lampe
L'observation des cellules 11
J

Partie 2
Sers-toi de ton microscope
Problème à résoudre
Comment doit-on utiliser
un microscope ?
Matériel
un microscope
quelques préparations micro-
scopiques
Matériel non réutilisable
du papier à lentilles
Consignes de sécurité
• Assure-toi d'avoir les mains
sèches avant de brancher ou de
débrancher le cordon du micro-
scope.
• Tiens les lames et les lamelles
avec soin pour éviter qu'elles ne
se rayent ou qu'elles ne se
cassent et causent des
coupures.
12 Des cellules aux systèmes organiques
Marche à suivre
O Maintenant que tu connais
les parties du microscope, tu
peux apprendre à utiliser cet
instrument. Apporte ton
microscope à ton poste de
travail. Pour transporter
ton microscope, tiens-le
solidement par la potence
et par le pied en te servant
de tes deux mains.
a) À ton poste de travail,
place la potence du
microscope vers toi. S'il
y a un cordon électrique
pour la lampe du micro-
scope, assure-toi qu'il est
bien fixé et branche-le
correctement.
b) Utilise du papier à
lentilles pour nettoyer les
lentilles et la lampe (ou le
miroir). Ne touche pas les
lentilles avec tes doigts.
c) Ne tourne aucune vis
avant d'avoir lu le reste de
la marche à suivre.
8 Entre les utilisations du
microscope, on doit toujours
remettre l'objectif faible
puissance en position
d'utilisation. Si l'objectif
n'est pas dans cette position,
fais tourner le revolver
jusqu'à ce qu'un déclic
t'indique que l'objectif faible
puissance est en position.
a) Sers-toi de la vis
macrométrique pour
abaisser l'objectif à
environ 1 cm au-dessus
de la platine.
b) Regarde dans l'oculaire
et règle le diaphragme
jusqu'à ce que la vue soit
aussi bien éclairée que
possible.
Les valets
tiennent
la lamelle
C, Dépose la préparation
microscopique sur la platine.
Assure-toi de centrer l'échan-
tillon (l'objet à étudier) au-
dessus de l'orifice.
a) Regarde dans l'oculaire et
tourne lentement la vis
macrométrique jusqu'à ce
que l'échantillon soit net.
b) Sers-toi de la vis
micrométrique pour
obtenir une image encore
plus nette.
c) Tout en regardant dans
l'oculaire, déplace la lame
un peu vers la gauche.
Dans quelle direction
l'image s'en va-t-elle?
Déplace un peu la lame
pour l'éloigner de toi,
puis ramène-la vers toi.
Qu'est-ce qui arrive
à l'image?
Omni
TRUC
Pour apprendre à faire des dessins
scientifiques fidèles, lis la page 557.
O Choisis une partie de
l'échantillon qui t'intéresse
et, dans ton cahier, dessine
ce que tu vois. Trace d'abord
un cercle pour représenter la
surface que tu vois par l'ocu-
laire. Cette surface s'appelle
champ de vision. Assure-toi
que les éléments de ton
dessin occupent le- même
espace dans le cercle que
dans le champ de vision.
a) Donne à ton dessin un
titre qui correspond au
nom de l'échantillon.
b) Calcule le grossissement
que tu utilises. Pour faire
ce calcul, multiplie le pou-
voir de grossissement de
l'objectif par le pouvoir de
grossissement de l'ocu-
laire. Écris le résultat sur
ton dessin. Exemple : un
oculaire de puissance 10
et un objectif de puis-
sance 4 donnent un
grossissement égal à
40 fois.
O Pour voir plus de détails, fais
tourner le revolver jusqu'à
l'objectif suivant. Ne fais
pas la mise au point avant
d'avoir changé d'objectif.
Après avoir entendu le déclic
de positionnement de l'ob-
jectif moyenne puissance, fais
la mise au point à l'aide de la
vis micrométrique.
Attention: N'utilise pas la
vis macrométrique pour
régler les objectifs moyenne
ou haute puissance.
a) Quand tu auras fini de
regarder et de dessiner
l'échantillon, enlève la
préparation et remets-la
dans son récipient.
b) Si tu ne fais pas la partie 3
de l'expérience, débran-
che et range soigneuse-
ment ton microscope.
L'observation des cellules 13