cellule observe

Mise
en train •••
1
\
1
'
Qü'est-ce que la vie?
• D'après toi, à quoi
ressemble une
cellule?
• Un bâton de baseball
est fait de cellules de bois
mortes. Quelle partie de
la cellule rend le bâton
aussi dur?
1
1
1
1
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.
• Pourquoi un organisme
unicellulaire ne peut-il
pas atteindre ta taille?
1
l
1
Journal
sch:~ntifique
F
.,··
1
1
1\..,
l
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 connais. 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.
\
Omni
TRUC
Pour savoir comment
fabriquer et utiliser un
journal scientifique,
lis la page 534.
2. Dressez la liste de vos idées ou illustrez-les
dans un croquis ou une bande dessinée. Vous
reviendrez à votre liste ou croquis au cours du
module.
Omni
Tu trouveras des conseils sur le travail de groupe à la page 536.
Cependant, du point de vue des
biologistes, une caractéristique diffé-
Cet
oiseauestvivant!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
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
les différences entre les organismes
vivants et les objets inanimés est plus
petite unité vivante qui existe. Les
avions, les cristaux et les flaques d'huile
difficile qu'on ne le pense. Certains
ne sont pas constitués de cellules.
objets inanimés, ou non vivants,
possèdent des caractéristiques de vie,
comme le mouvement, la croissance
Ils ne sont donc pas vivants. Au cours
et la reproduction. Par exemple, les
cristaux peuvent croître et les flaques
les cellules. Tu te serviras aussi d'un
de ce chapitre, tu verras comment
les scientifiques ont appris à connaître
d'huile qui flottent sur l'eau peuvent
microscope pour observer des cellules
et découvrir ce qui se cache dans ces
se diviser en deux.
remarquables micro-organismes.
feux
feux
sur les concepts clés
sur les habiletés 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.
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 matériaux courants.
L'observation des cellules
4
Des cellules aux systèmes organiques
5
Les premiers microscopes
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.
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 découvert tout un univers sans quitter sa maison. C'était un marchand de tissus hollandais 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 découvertes de Van Leeuwenhoek ont éveillé
l'imagination des gens. Certaines personnes se sont demandé si les organismes unicellulaires n'apporteraient
pas de réponse à l'éternelle question: « Qu'est-ce que la vie?»
le savais•tu?
Antonie Van
Leeuwenhoek a
découvert les microorganismes en fabriquant
des lentilles qui grossissaient les objets jusqu'à
300 fois. En comparaison, la paume de ta main
grossie 300 fois aurait
à peu près la taille d'une
porte de dimensions
ordinaires.
Trop petits pour être vus
F
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.
Que faut-il pour grossir
l'image d'un objet?
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 technique de grossissement similaire.
-~
ACTIVITE 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.
Ce dont tu as besoin
des bouteilles, des pots et des flacons de formes
différentes
Qu'as-tu découvert?
Figure 1.2 Van Leeuwenhoek a été le
premier à voir des globules rouges
comme ceux-ci (grossis 160x).
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.
L'observation des cellules
1
1
'
1
1
\
Imagine-toi à la place de
Van Leeuwenhoek.
Comment vivait-on à
cette époque-là? Rendstoi 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 scientifique et ses expériences.
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 microscope 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 relativement 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.
Figure 1.3A
Figure 1.38 Un microscope électronique à balayage
Figure 1.3C Un microscope électronique par transmission
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 transmission. Il y a aussi le microscope électronique à balayage, qui
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 transmission, tandis que celle de droite a été produite par un microscope électronique à balayage.
Les microscopes électroniques par transmission montrent
des images très détaillées. Celui-ci présente l'image d'une
coupe très mince d'un acarien.
Les microscopes électroniques à balayage montrent
beaucoup de détails à la surface des organismes observés.
Cet acarien est grossi 350 fois.
Un microscope optique
composé
8
L'observation des cellules
Des cellules aux systèmes organiques
9
RÉALISE
UNE EXPÉRIENCE
Les parties d'un microscope optique
Sers-toi d'un microscope
'
1
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.
O
L'oculaire ---------------.
Q
Le corps
Part.ie 1
Le microscope optique composé
Problème à résoudre
O
Quelles sont les parties d'un
microscope ?
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.
Marche à suivre
O Étudie
f)
la photo du microscope optique composé.
Apprends les noms et les
fonctions des parties du
microscope.
Avant de passer à la partie 2,
ferme ton livre, puis dessine
et nomme autant de parties
du microscope que tu peux.
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
0
Contiennent les lentilles qui grossissent 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 puissance), 40x (objectif moyenne
puissance), 1 OOx (objectif haute
puissance). Assure-toi d'être
capable de distinguer les objectifs.
4D
O
G
Dirige la lumière vers l'objet
étudier.
Relie le pied au corps. Pour transporter 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.
()
(:) La vis
macrométrique
La vis micrométrique
- G
G)
La potence
Les objectifs
La platine
Soutient la lame. Des valets maintiennent la lame en place. L'orifice
situé au centre de la platine permet
à la lumière projetée par la lampe de
traverser la lame.
Permet le réglage précis de l'objectif
moyenne ou haute puissance.
La potence
.----
Les objectifs
La lentille de
champ collectif
Le diaphragme
La lentille de champ collectif
à
La lampe
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.)
L'observation des cellules
10 Des cellules aux systèmes organiques
J
11
Partie 2
Sers-toi de ton microscope
Les valets
tiennent
la lamelle
Problème à résoudre
Comment doit-on utiliser
un microscope ?
Marche à suivre
Matériel
un microscope
quelques préparations microscopiques
Matériel non réutilisable
du papier à lentilles
C, Dépose la préparation
Consignes de sécurité
• Assure-toi d'avoir les mains
sèches avant de brancher ou de
débrancher le cordon du microscope.
• 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.
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 microscope, 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.
microscopique sur la platine.
Assure-toi de centrer l'échantillon (l'objet à étudier) audessus 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
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'oculaire. 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 pouvoir de grossissement de
l'objectif par le pouvoir de
grossissement de l'oculaire. Écris le résultat sur
ton dessin. Exemple : un
oculaire de puissance 10
et un objectif de puissance 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'objectif 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, débranche et range soigneusement ton microscope.
TRUC
Pour apprendre à faire des dessins
scientifiques fidèles, lis la page 557.
L'observation des cellules
12 Des cellules aux systèmes organiques
13
r
,
~--=:
'-~..•:- •
.
~
.
1
~--_._ -
-
_
. --
•
-
Comment calculer le champ de vision
Partie 3
Mesure le champ de vision
Problème à résoudre
Comment peut-on déterminer
la taille réelle d'un objet microscopique?
Matériel
un microscope
quelques préparations microscopiques
une règle en plastique transparent
Matériel non réutilisable
du papier à lentilles
Si tu connais le diamètre du champ de vision pour l'objectif faible puissance,
tu peux calculer le champ de vision pour les autres objectifs. Pour faire ce
calcul, utilise la formule suivante:
grossissement à l'objectif
champ de vision
champ de vision
faible puissance
X
à l'objectif
= à l'objectif
grossissement à l'objectif
faible puissance
moyenne puissance
moyenne puissance
Par exemple, si tu as un objectif faible puissance 4x pour un champ de vision
de 4 mm et un objectif moyenne puissance lOx, tu feras ton calcul comme suit:
champ de vi~ion à l'objectif
moyenne pmssance ·
Marche à suivre
= 4 mm
x
4mm
X
=
6
1
0,4
1,6 mm
Fais un calcul comparable pour déterminer ton champ de vision à l'objectif
haute puissance. Ecris ton résultat.
Omni
Analyse
1. Combien de lentilles la lumière traverse-t-elle entre la lampe et ton œil?
Nomme ces lentilles.
1,
l
O Mets
en place l'objectif faible
puissance du microscope et
dépose une règle en plastique
transparent sur la platine.
f.)
Fais la mise au point sur la
règle et fais-la glisser afin de
placer une marque désignant
un centimètre sur le bord
gauche du champ de vision.
Les
marques des
millimètres
d'une règle
en plastique
t)
Mesure le diamètre du champ
de vision en millimètres (mm)
et note cette mesure. Les
marques de millimètres de la
règle sont trop éloignées les
unes des autres pour mesurer
directement le champ de
vision avec les objectifs de
grossissement supérieur à
10 fois. Tu peux cependant
calculer le champ de vision.
Pour savoir comment faire
ce calcul, lis « Comment
calculer le champ de vision»
à la page suivante.
a) Débranche le microscope
en retirant la fiche de la
prise. Ne tire jamais sur
le cordon.
2. La vis macrométrique est utilisée seulement avec quels objectifs? Explique
pourqu01.
Si tu as besoin de revoir
les unités de mesure du
système métrique, lis la
page 537.
3. Comment peut-on déterminer quel objectif est en position d'utilisation?
4. Quand tu éloignes de toi une préparation posée sur la platine, dans quelle
direction l'objet sernble-t-il aller dans l'oculaire?
5. Fais un tableau en deux colonnes comme celui ci-dessous. Donne-lui un
titre. Dans la première colonne, énumère les parties d'un microscope.
Dans la deuxième, donne
Partie d'un microscope Fonction de cette partie
la fonction de chaque partie.
-
Conclusion
-
et mise en pratique
--
-
-
6. Pourquoi faut-il toujours éviter que l'objectif ne touche la lamelle?
7. Calcule le pouvoir de grossissement du microscope que tu utilises à l'école
quand tu te sers :
a) de l'objectif moyenne puissance;
b) de l'objectif haute puissance.
8. Sers-toi de la mesure calculée à la question 7. a) pour trouver le diamètre
(en mm) du champ de vision à l'objectif haute puissance.
Le diamètre du champ de vision illustré est de 2,5 mm.
TRUC
mathématique
Les scientifiques
mesurent la taille des
cellules en micromètres
(µm); 1000 µm = 1 mm.
Si, sous un objectif
donné, ton champ de
vision mesure 2,5 mm
de diamètre, combien
mesure ce diamètre en
micromètres? Si deux
cellules de taille égale
occupent tout le champ
de vision, quel est le
diamètre de chaque
cellule en micromètres?
9. Pourquoi le champ de vision à l'objectif haute puissance est-il inférieur au
champ de vision à l'objectif faible puissance?
L'observation des cellules
14 Des cellules aux systèmes organiques
15
!
1
1
1
PASSE
RÉALISE
A L'ACTION•
-
.
-
--
-
OIE EIPÉllEICE
.
•
•
-
Dépannage
Prépare un montage humide
• Vois-tu des formes rondes ou ovales dans ta préparation? Ce sont probablement
des bulles d'air. Pour les éliminer, déplace délicatement la lamelle couvre-objet
avec ton doigt; tu peux aussi étudier une autre région de la préparation.
Maintenant que tu sais comment utiliser correctement un microscope, tu peux
apprendre à faire toi-même des préparations microscopiques variées.
• Vois-tu des traits et des points qui se déplacent sur la préparation? Ce sont
probablement des corps qui se trouvent dans le liquide de ton œil et que tu vois
quand tu bouges les yeux. Ne t'inquiète pas, c'est normal.
Problème à résoudre
• Vois-tu une ligne dentelée? C'est peut-être parce que la lamelle est fêlée.
Comment fait-on une préparation microscopique?
• Quand tu regardes dans l'oculaire avec un œil, fermes-tu l'autre? Essaie de
garder les deux yeux ciuverts. Cela te permettra d'éviter la fatigue oculaire et
t'aidera à dessiner l'objet que tu regardes.
'
Consignes de sécurité
Matériel
Matériel non réutilisable
n~
un microscope
des lames porte-objet
des lamelles couvre-objet
un compte-gouttes
une pince à épiler
des ciseaux
un petit morceau de papier journal
• Fais attention lorsque tu te sers
d'objets pointus comme une
pince à épiler ou des ciseaux.
• Tiens les lames et les lamelles
soigneusement pour éviter
qu'elles ne se cassent et
blessent quelqu'un.
de l'eau
quelques autres échantillons
du papier à lentilles
• Place toujours la partie de l'échantillon qui t'intéresse au centre du champ de
vision avant de passer à un objectif plus puissant. Le dessin ci-contre montre
une image obtenue sous faible puissance. Si on augmentait cette puissance,
on ne verrait plus A ni certaines parties de C. Pourquoi?
----------Q
----a
Marche à suivre
Analyse
O Fixe l'objectif
O Découpe un petit
morceau de
papier journal montrant une
seule lettre. Ces lettres pourraient être e,f, g, sou h.
À l'aide de la pince à épiler,
saisis la lettre et place-la au
centre d'une lame propre.
Note: Utilise toujours des
lames et des lamelles propres.
Après l'expérience, lave les
lames à l'eau et essuie-les
avec un papier à lentilles.
fJ
À l'aide du compte-gouttes,
mets une très petite goutte
d'eau sur la lettre. Ensuite,
prends délicatement une
lamelle couvre-objet par les
côtés et place-la pour qu'elle
forme un angle de 45° avec
la surface de la lame.
Note: Pour éviter les
empreintes digitales, tiens
toujours les lames et les
lamelles par les côtés.
C, Abaisse lentement
et
soigneusement la lamelle sur
l'échantillon. Assure-toi qu'il
n'y a pas de bulles d'air sous
la lamelle. Ce type de préparation microscopique est un
montage humide.
faible puis-·
sance en position. Mets ton
montage sur la platine.
a) Regarde dans l'oculaire
et déplace le montage
de manière à voir la lettre.
Tourne la vis macrométrique jusqu'à ce que
l'image de la lettre soit
nette.
b) Place le montage de
manière à voir le bord
déchiré du morceau de
papier. Tourne lentement
la vis micrométrique
d'environ un huitième de
tour dans un sens ou dans
l'autre. Vois-tu une image
complète et nette ?
1. Pour examiner une préparation microscopique à la recherche
d'un objet, utiliserais-tu la puissance faible, moyenne ou haute?
Pourquoi?
2. Avant de faire pivoter le revolver pour augmenter le pouvoir
de grossissement, il est préférable de centrer l'objet dans le
champ de vision. Pourquoi ?
3. Pour voir au microscope l'image de la lettre e à l'endroit,
comment placerais-tu la préparation sur la platine?
4. Un élève a préparé un montage humide avec un morceau de
papier journal, mais il voit plusieurs formes circulaires et
transparentes dans le champ de vision. Que peuvent être ces
formes? Qu'est-ce que l'élève peut faire pour les éviter?
Développe tes habiletés
5. Fais et examine des préparations microscopiques d'échantillons
de matières variées, comme une mèche de cheveux, des fibres de
coton ou de velcro et des grains de sel ou de sable. Fais d'abord
approuver ton choix de matières par ton enseignant ou ton
enseignante.
L'observation des cellules
16 Des cellules aux systèmes organiques
17
L'expérience de Fancesco Redi
Sur le chemin de la découverte
A On met de la viande avariée dans deux bocaux expérimentaux et dans deux bocaux témoins.
Redi a utilisé deux bocaux témoins afin d'assurer la justesse des résultats.
À peu près à la même période où Van Leeuwenhoek faisait ses observations en
Hollande, le scientifique anglais Robert Hooke (1635-1703) réalisait des expériences à l'aide de microscopes qu'il avait construits, comme celui de la figure 1.4.
Hooke a examiné une fine tranche de liège qu'il avait découpée dans l'écorce d'un
chêne. La figure 1.5 montre ce qu'il a vu: un réseau de «boîtes» minuscules qu'il a
comparé à un nid d'abeilles. Dans ses descriptions, il appelait ces petites boîtes
cellulae, un mot latin qui signifie «petites chambres». C'est donc à cause des
descriptions de Hooke que nous employons aujourd'hui le mot «cellule».
durée
groupe témoin
l'oculaire
résultats
B En recouvrant d'un morceau de tissus les bocaux expérimentaux de viande avariée, Redi a pu
vérifier son hypothèse selon laquelle seules les mouches peuvent produire d'autres mouches.
le corps
C Après un certain temps,
les bocaux témoins
étaient plein d'asticots
et de mouches. Les
bocaux expérimentaux
ne contenaient pas
d'insectes .
durée
groupe expérimental
•
résultats
Cela indiquait que les mouches apparaissaient seulement après que des œufs eurent été
pondus sur la viande avariée et qu'elles ne résultaient pas de génération spontanée.
-
le support
spécimen
Toutefois, jusqu'au milieu du XIXe siècle, beaucoup de gens ont continué à
croire à la génération spontanée. Ils prétendaient que l'air renfermait un «principe
actif» qui pouvait faire naître des micro-organismes. Ils croyaient que les cellules
pouvaient se former dans les liquides comme les cristaux dans les solutions.
En 1864, le chimiste français Louis Pasteur a réalisé des expériences témoins
démontrant que les particules de poussière et de vapeur d'eau contenu~s dans
l'air transportaient des bactéries et d'autres organismes unicellulaires. A la suite
d'expériences comme celle qui est représentée ci-dessous, on a finalement abandonné les vieilles théories de la génération spontanée.
à
la base
Figure 1.4 Le microscope de Hooke
!
\
I
.
\
1
Qu'est-ce qu'un asticot?
C'est tout simplement
une jeune mouche ou
une larve de mouche.
Les petits des papillons,
des moustiques et des
libellules sont très différents des adultes.
Il en est de même pour
les larves de mouches,
comme la mouche à
chevreuil et la mouche
commune.
Figure 1.5 L'image des cellules de liège qui, d'après Robert
Hooke, ressemblait à un nid d'abeilles. Selon son estimation,
un pouce cube (16,4 cm3) de liège devait contenir
approximativement 1259 millions de ces cellules.
Au cours du siècle suivant, beaucoup d'autres scientifiques ont utilisé le
microscope pour étudier des micro-organismes et différentes matières végétales
et animales. Ils ont vu des cellules dans chacun des organismes vivants examinés.
En 1839, le botaniste Matthias Schleiden et le biologiste Theodor Schwann, tous
deux Allemands, ont mis leurs observations en commun et formulé l'hypothèse
selon laquelle tous les organismes sont formés de cellules. Ils ont avancé que la
cellule est l'unité élémentaire de la vie, parce que toutes les fonctions exécutées
par un organisme vivant sont aussi exécutées par chacune de ses cellules.
Si tout organisme est formé de cellules, de quoi les cellules sont-elles composées?
D'où viennent-elles? Aux siècles passés, on croyait généralement que certains
organismes vivants, comme les asticots, les mouches et même les souris, pouvaient
être créés par la matière brute, comme l'air ou l'eau. Cette théorie de la génération
spontanée servait à expliquer des phénomènes tels que l'apparition soudaine d'asticots sur les corps en décomposition. Les gens croyaient que les asticots sortaient du
néant, comme par magie! Vers la fin du xvrre siècle, le médecin italien Francesco
Redi réalisait l'expérience témoin représentée à la page suivante afin de démontrer
que les asticots venaient d'œufs minuscules que les mouches pondaient sur la viande
avariée. (Pour en savoir plus sur les expériences de contrôle réalisées en sciences, lis
les pages PP-8 à PP-13.)
18 Des cellules aux systèmes organiques
L'expérience de Louis Pasteur
L'ébullition
fait sortir l'air
du ballon.
Le refroidissement
permet l'entrée d'air.
On incline le ballon jusqu'a ce que le bouillon
entre en contact avec l'eau et la poussière situées dans le col du ballon.
\
\
A On fait bouillir un mélange
d'eau, de levure et de sucre
pour tuer les micro-organismes
contenus dans le bouillon et
dans l'air.
C On redresse le ballon et
B L'humidité condensée et les
on le laisse reposer pendant
particules de poussière sont
plusieurs jours. Les microemprisonnées dans la courbure en
organismes brouillent le bouillon.
forme de S du ballon. On laisse reposer le bouillon pendant plusieurs '
jours. On n'observe pas de micro-organismes.
L'expérience de Pasteur montre que les micro-organismes naissent d'autres
micro-organismes dans l'air et l'eau. Ils ne naissent pas par génération spontanée.
-
L'observation des cellules
19
L'idée voulant que seule la vie engendre la vie avait été proposée par le scientifique allemand Rudolf Virchow. En 1858, il avait observé que les cellules se
reproduisaient et il avait formulé l'hypothèse selon laquelle toute cellule provient
d'autres cellules vivantes.
Les énoncés généraux de Schleiden, de Schwann et de Virchow concernant
les organismes vivants forment un ensemble d'hypothèses appelé théorie cellulaire:
l
1. Tout organisme vivant est composé d'une cellule ou plus.
2. Les cellules sont les unités élémentaires de la structure et de la fonction de
tout organisme.
1
3. Toute cellule provient d'autres cellules vivantes.
'l
4. L'activité d'un organisme dépend de l'activité totale de ses cellules
constitutives.
Dans ton cours de sciences de 9e année, tu étudieras d'autres données qui
appuient la théorie cellulaire.
,_
1.2
Il y a unicellulaire
et multicellulaire
Crois-le ou non, une cellule de ton doigt a des caractéristiques en commun avec
un organisme microscopique et avec les cellules d'une feuille de chêne. Pour
comprendre la structure et la fonction des cellules d'organismes multicellulaires
(formés de nombreuses cellules), comme les êtres humains, on peut étudier les
caractéristiques d'organismes unicellulaires (formés d'une seule cellule), comme
ceux de la figure 1.6.
Les photographies de la figure 1.6 montrent différents organismes microscopiques provenant d'étang. Ces organismes sont unicellulaires, mais ils ne sont pas
simples pour autant. Chacun a sa façon de bouger, de se nourrir et d'exécuter toutes
les autres fonctions essentielles à la vie.
Vérifie ce que tu as compris
1. Dans un microscope optique composé, quelle est la fonction a) de l'oculaire;
b) de la vis macrométrique; c) de la platine; d) du diaphragme?
2. a) Qu'est-ce qu'un montage humide?
b) Comment prépare-t-on un montage humide?
3. a) Quand a-t-on découvert l'existence des micro-organismes?
b) Qui les a découverts ?
!-
l
Chlamydomonas (180x) Cet organisme produit
sa propre nourriture par photosynthèse et se
déplace au moyen de deux longs filaments
appelés flagelles.
Euglène (100x) Répandue dans les étangs,
l'euglène effectue aussi la photosynthèse et se
déplace au moyen d'un seul flagelle.
Paramécie (160x) Les paramécies obtiennent
leur nourriture dans l'environnement externe.
Elles sont recouvertes de poils courts, appelés
cils, qui leur servent à la fois à se déplacer
et à faire entrer de la nourriture dans la toute
petite ouverture qui ressemble à une bouche.
Stentor (125x) Comme certains autres organismes unicellulaires, le stentor produit une tige
qui lui permet de se fixer au fond des étangs et
des ruisseaux. Le stentor, comme la paramécie,
possède des cils, mais ils lui servent à se nourrir
plutôt qu'à se déplacer.
Diatomées (100x) Belles et de formes variées.
les diatomées produisent une enveloppe autour
de leur corps, fabriquent leur propre nourriture
par photosynthèse et flottent librement.
Volvox (30x) Le volvox vit en colonies nombreuses en forme de boules. Chacun a son
propre flagelle et produit sa nourriture par
photosynthèse.
4. Quel a été le premier scientifique à employer le terme «cellule»? '~(--10,i
< f::k +
}~
5. Quelle a été l'importance du microscope dans l'étude des cellules?
· 1
ll l
11
idéré
l' . ''l''{\\,'è..--:(J)jl\\J~"'
6 . P ourquoi a ce u e est-e e consi eree comme umte e ementaire dé a VIe r
7. Réflexion critique Un biologiste venant d'une autre galaxie pourrait penser
que l'automobile est une forme de vie dominante sur la Terre. Les automobiles se déplacent, consomment de l'essence et de l'huile, et produisent des
déchets. Elles sont remisées dans des garages et réagissent aux stimuli. Les
autos vieillissent et se brisent, mais des neuves apparaissent chaque année.
Elles évoluent et changent d'apparence année après année. Quels arguments
présenterais-tu au biologiste venu d'ailleurs pour le convaincre que les automobiles ne sont pas vivantes?
8. Réflexion critique Il y a plus de 2000 ans, les philosophes grecs ont tenté
d'expliquer en quoi consistait la vie à partir de leurs observations sur le
monde qui les entourait. Ils ont proposé que les organismes vivants réunissaient les caractéristiques de l'eau, de la chaleur et de l'air. Comment pouvaient-ils en être arrivés à cette conclusion? Fais une recherche pour en
apprendre davantage sur les idées de penseurs de l' Antiquité, comme Thalès
de Milet et Anaximandre.
Dans ton journal scientifique, énumère ou
dessine différents types
d'habitations dans
lesquelles des personnes
vivent ou ont vécu.
Pense aux maisons de
différentes époques de
l'histoire et de différentes régions du
monde. Quelles parties
sont communes à toutes
les maisons? Quelles
sont les fonctions de
ces parties? En quoi
est-ce qu'une maison
d'humains ressemble
à une cellule? Écris tes
idées dans ton journal
scientifique.
Figure 1.6
L'observation des cellules
20
Des cellules aux systèmes organiques
21
PASSE
À
RhLISE
L'ACT.ION'
un
.•
une vacuole nutritive
(stocke la nourriture
jusqu'à l'utilisation)
EXPhlElt:E\Comment l'amibe se déplace et se nourrit
'
la membrane cellulaire
(enveloppe et protège le
contenu de la cellule)
A la découverte de l'eau d'étang
1
1
1
' \
l
Voici ce que Van Leeuwenhoek a écrit, il y a plus de 300 ans, après avoir examiné
au microscope un échantillon d'eau de lac: «J'ai vu[ ... ] de nombreux animalcules [ ... ]. Le mouvement de la plupart de ces animalcules dans l'eau était si rapide et varié - ascendant, descendant et circulaire - que c'en était magnifique.»
Au cours de cette expérience, tu vas observer et dessiner divers microorganismes provenant d'eau d'étang. Certains de ces petits organismes ressemblent à des animaux, d'autres ressemblent à des plantes. Ils se déplacent et se
nourrissent de différentes façons. Tu vas noter les caractéristiques du vivant que
tu observes chez les organismes unicellulaires. Dans ton échantillon d'eau d'étang,
tu verras probablement aussi de petits organismes formés de plus d'une cellule.
Problème à résoudre
Comment les organismes unicellulaires satisfont-ils leurs besoins
de survie?
une amibe
un compte-gouttes
une pince à épiler
de l'eau d'étang
des boules de coton
absorbant
Marche à suivre
une bactérie
Cherche quelques-uns des organismes unicellulaires reproduits à la
page 21. Cherche aussi une amibe, l'organisme unicellulaire commun qui est reproduit dans l'introduction de ce module. Tu auras
peut-être la chance d'observer une amibe en action. L'amibe se
déplace en changeant de forme. Elle pousse son cytoplasme contre
une partie de sa membrane cellulaire, ce qui provoque un prolonge-
Analyse
1. Pourquoi t'a-t-on demandé de mettre des fibres
de coton sur la goutte d'eau?
O Demande
un échantillon
d'eau d'étang à ton
enseignant ou à ton
enseignante. À l'aide d'un
compte-gouttes, mets une
goutte d'eau d'étang au
centre d'une lame propre.
fJ
Retire deux ou trois fibres de
la boule de coton et place-les
sur la goutte d'eau.
Consignes de sécurité
A6.I~
• Fais attention lorsque tu te sers
d'objets pointus comme une
pince à épiler.
• Débarrasse-toi du matériel selon
les instructions de ton
enseignant ou de ton
enseignante.
22
Des cellules aux systèmes organiques
8
Dépose une lamelle sur
l'échantillon.
des pseudopodes
(faux pieds)
le cytoplasme
(liquide d'aspect
gélatineux dans
lequel flottent
d'autres parties
de la cellule)
Matériel non
réutilisable
Matériel
un microscope
des lames
des lamelles
le noyau
(commande la plupart
des activités de la cellule)
O Utilise
l'objectif faible
puissance pour examiner la
préparation et y chercher des
organismes unicellulaires.
a) Dessine plusieurs organismes différents en y
mettant le plus possible
de détails. Essaie d'identifier les organismes à
l'aide des photographies
de la figure 1.6 à la page
précédente.
b) Note les caractéristiques
d'unités vivantes que tu observes dans les organismes
unicellulaires d'eau d'étang.
c) Lave-toi les mains après
cette expérience.
2. Décris les signes montrant la capacité des
organismes unicellulaires de se nourrir tels
que tu as les observés. Rappelle-toi que les
organismes peuvent se nourrir par ingestion
(en absorbant des substances) ou par photosynthèse (en produisant leur nourriture par
utilisation de l'énergie de la lumière solaire).
Conclusion et mise en pratique
3. Quelles méthodes de déplacement as-tu
observées?
4. Décris les signes de croissance ou de reproduction que tu as observés.
ment. Ce prolongement s'appelle un pseudopode (faux pied).
L'amibe déplace alors le reste de son cytoplasme dans la même
direction. La capacité de l'amibe de «glisser» d'un endroit à l'autre
grâce à ses pseudopodes lui permet aussi d'obtenir de la nourriture.
li lui suffit en effet de circuler autour d'un organisme plus petit,
comme une bactérie, pour le capturer dans une vacuole nutritive.
Enrichis tes connaissances
6. Si tu as aussi observé des organismes multicellulaires, donne une description générale des
différences entre ces organismes et les organismes unicellulaires. Quelles sont les ressemblances entre les deux types d'organismes?
Développe tes habiletés
7. Pendant une semaine, laisse un échantillon
d'eau d'étang dans un endroit sûr et exposé
au soleil. (Tu remettras ensuite cette eau dans
l'étang.) Tous les jours ou un jour sur deux,
observe la vie microscopique que cette eau
renferme. Note tous les changements que tu
observes. Propose une explication de ces
changements.
5. Les organismes unicellulaires réagissent-ils
aux stimuli (changements dans l'environnement)? Justifie ta réponse.
L'observation des cellules
23
.of
PASSE
À
RéALISE
•
- .•
L' ACTl.Q'"'..,-
UNE EXP~IEN~-
.
Observe des cellules végétales
et animales
l
1
' 'I
1
1
l
l
Tu es maintenant capable d'observer des cellules d'organismes multicellulaires.
La première fois qu'on regarde des cellules végétales ou animales au microscope,
on peut trouver qu'elles ressemblent à des rangées de boîtes écrasées. On dirait
aussi qu'elles contiennent peu de choses ou même rien. Pour voir plus clairement
les parties d'une cellule, les scientifiques ont l'habitude d'ajouter différentes teintures aux échantillons qu'ils observent.
Au cours de cette expérience, tu continueras d'exercer ton habileté à utiliser un
microscope pour examiner des cellules. Tu prépareras un montage humide de cellules
de peau d'oignon et tu regarderas une préparation de cellules de peau humaine.
Marche à suivre
Problème à résoudre
De quoi ont l'air les cellules végétales et animales vues au microscope?
Partie 1
Observer des cellules végétales
Consignes de sécurité
Matériel
nm~t~
un microscope
• Le jus d'oignon brûle les yeux.
Lave-toi les mains après avoir
touché l'oignon.
des lamelles
• La solution d'iode tache les
mains et les vêtements. Évite
d'en renverser.
• Prête attention à tes gestes
quand tu utilises un objet pointu,
comme une pince à épiler.
Attention: Si tu reçois de l'iode
sur la peau ou dans l'œil, dis-le
à ton enseignant ou à ton
enseignante et rince à l'eau la
région touchée. S'il s'agit de
l'œil, rince-le pendant au moins
15 minutes ; l'iode est une
matière irritante et toxique.
/
des lames
un compte-gouttes
O Utilise
la pince à épiler pour
retirer une mince couche de
l'intérieur de l'oignon coupé
en deux. Si tu ne vois pas la
lumière à travers cette peau,
prends un autre échantillon.
une pince à épiler
Matériel non réutilisable
un petit morceau d'oignon
de l'eau
une solution d'iode diluée
du papier à lentilles
8
C, Ajoute une petite goutte
d'eau. Dépose une lamelle sur
l'échantillon (voir la page 16).
a) Au moyen de l'objectif
faible puissance, examine
l'échantillon de peau
d'oignon.
b) Déplace la préparation
jusqu'à ce que tu trouves
un groupe de cellules
à étudier. Centre ces
cellules dans ton champ
de vision et dessine ce
que tu vois.
O Prépare
un autre montage
humide de cellules de peau
d'oignon. Cette fois-ci,
utilise une petite goutte de
solution d'iode diluée plutôt
qu'une goutte d'eau.
a) Examine les cellules
teintes, d'abord avec
l'objectif faible puissance,
puis avec l'objectif
moyenne puissance.
b) Pivote délicatement le
revolver jusqu'à l'objectif
haute puissance. Fais la
mise au point sur les cellules en tournant la vis
micrométrique. Dessine ce
que tu vois et nomme
les éléments de ton diagramme. (Indice: Vois-tu
des éléments semblables
aux éléments de l'amibe
de la page 23 ?)
c) Jette la peau d'oignon,
nettoie tes lames et tes
lamelles, et lave tes mains.
Règle ton microscope à
l'objectif faible puissance.
Dépose soigneusement ton
échantillon de peau d'oignon
au centre d'une lame propre.
Assure-toi que la peau ne se
replie pas.
L'observation des cellules
24
Des cellules aux systèmes organiques
25
Les parties de cellules vues au microscope optique
Partie 2
Observer des cellules animales
Matériel
un microscope
une préparation de cellules de peau
humaine
Ton microscope optique t'a permis de voir les parties principales d'organismes
unicellulaires et les parties principales de cellules animales et végétales types.
Dans un organisme multicellulaire, l'agencement des cellules ressemble beaucoup
à celui des briques d'un mur. (voir la figure 1. 7.)
Une cellule de l'intérieur de la joue d'une personne, reproduite à la figure 1.8, te
montre une fois de plus les parties principales d'une cellule animale que tu devrais
pouvoir observer à l'aide d'un microscope optique. De même, la cellule râclée à la
surface d'une feuille d'arbre (voir la figure 1.9) présente les parties principales d'une
cellule végétale que tu peux voir à l'aide de ton microscope. Dans la prochaine section, tu en apprendras davantage sur ces parties principales de la cellule et ce qu'elles
font pour assurer la vie et le fonctionnement de chaque cellule.
Matériel non réutilisable
du papier à lentilles
'\
1
Marche à suivre
li
O Examine une préparation
\
de
cellules de peau humaine à
différents grossissements.
Dessine ce que tu vois et
nomme les éléments de tes
diagrammes.
Des cellules de peau humaine (grossies 250 fois)
Analyse
1. Durant ton étude au sujet des cellules, quels ont été les effets :
a) du grossissement à haute puissance?
b) du réglage du diaphragme?
c) de la teinture des cellules?
2. Dresse la liste des différences que tu as observées entre les
cellules de peau d'oignon et les cellules de peau humaine.
Dresse aussi la liste des ressemblances.
@ Nettoie
la lame avec du
papier à lentilles, règle le
microscope à l'objectif faible
puissance, range le microscope et lave-toi les mains.
r
I·
l
Conclusion et mise en pratique
3. Une des fonctions de la peau est de protéger et de contenir les
parties qu'elle recouvre. Comment crois-tu que la structure et
la disposition des cellules de la peau d'oignon participent à
cette fonction?
Figure 1.8 L'image d'une cellule
animale type grossie 250 fois,
que la coloration permet de
mieux voir.
la paroi cellulaire
(couverture épaisse de
la membrane cellulaire)
la membrane cellulaire
(enveloppe la cellule et
protège son contenu)
le cytoplasme
(liquide d'aspect
gélatineux dans lequel
flottent d'autres parties
de la cellule)
des granules
cytoplasmiques
(stockage de nourriture;
ne sont pas comme
telles des parties de la
cellule)
---le noyau
(commande la plupart
des activités de la
cellule)
des vacuoles
(cavité remplie de liquide pour le stockage;
plus petites et moins
nombreuses dans les
cellules animales)
<, une mitochondrie
(transforme l'énergie
destinée à la cellule)
des chloroplastes
(contient le pigment vert
appelé chlorophylle)
Figure 1. 7 Les cellules se
chevauchent à la manière
d'un mur de briques.
Figure 1.9 L'image d'une
cellule végétale type grossie
250 fois, que la coloration
permet de mieux voir.
Cependant, celle-ci fait
apparaître les chloroplastes
rouges et non verts.
Vérifie ce que tu as compris
1. Donne deux exemples de chacun des organismes suivants: a) organisme unicellulaire;
b) organisme multicellulaire.
2. Nomme trois différences importantes entre un
organisme unicellulaire et un organisme multicellulaire.
3. Décris deux caractéristiques de la vie que tu as
observées dans un organisme unicellulaire.
4. D'après tes observations, nomme deux structures qui semblent communes à toutes
les cellules.
L'observation des cellules
26
Des cellules aux systèmes organiques
27
Figure 1.1 OB Vue
microscopique d'une
cellule végétale (grossie
1945 fois)
d'une cellule
Les structures que
Robert Hooke a distinguées dans un morceau
d'écorce (voir la page 18)
n'étaient absolument pas
des cellules vivantes,
mais seulement les
parois cellulaires de
cellules végétales
mortes et vides.
Un arbre se compose
surtoutde cellules
mortes. La soliditéet la
rigiditédu bois sont ·attribuables aux parois
cellulaires. Ces parois
restent collées solidement les unes aux autres
longtemps après que les
cellules ont abandonné
leurs fonctionsvitales.
Dans un arbre, les
seules parties vivantes
sont les feuilles, les
pousses de branches et
de racines, la mince
couche de cellules juste
sous l'écorce, et la
moelle du centre des
acines et des branches.
Les cellules sont comme des usines où les activités de la vie ne cessent jamais.
Chaque cellule doit exécuter certaines tâches pour rester en vie. Entre autres
tâches, la cellule doit s'alimenter en substances et en énergie, fabriquer des produits et éliminer des déchets. Pour s'acquitter de ces fonctions, les cellules ont en
commun certaines structures fondamentales. Les structures internes de la cellule
s'appellent organites. Chaque organite a un rôle à jouer dans les activités vitales.
Jusqu'à l'invention du microscope électronique, bien des détails au sujet des
organites sont restés inconnus. Examine les schémas de ces deux pages pour
savoir quels organites se trouvent à la fois dans les cellules végétales et dans
les cellules animales. Quelles sont les parties qui existent seulement dans les
cellules végétales ?
La cellule végétale
Figure 1.1DA Vue microscopique d'une cellule
animale (grossie 300 fois).
(-
.
: \__?':
O La membrane cellulaire
Comme la peau qui recouvre ton corps, la membrane
cellulaire enveloppe et protège le contenu de la
cellule. Mais la membrane cellulaire n'est pas qu'un
contenant. Sa structure aide à commander l'entrée et
la sortie de substances dans la cellule.
Q Le cytoplasme
Une grande partie de l'intérieur de la ~llule est occu~ par le cytopl~
qui a un aspect gelatineux.
Comme le sang qui circule dans ton corps, le cytoplasme est toujours en mouvement dans la cellule. Il
/ distribue des su~ançes comme l'oxygène et la nourriI ture aux différen~~es
de la cëllul.e,. Le cyroffersme
...-_,,___.....-~
'
aide aussi au support de toutes les autres parties
internes de la cellule.
J
--
La cellule animale
e
Le noyau
Grand, foncé et rond, le noyau est généralement la
structure la plus facile à voir dans une cellule. g
,1noyaudirige les activités de la cellule. Il renferme les
pl,roinosomes: structures faites de matériel génétique qui commande la croissance et la reproduction
de la cellule. Le noyau est enveloppé d'une membrane nucléaire qui commande l'entrée et la sortie
de substances dans le noyau.
G) Les vacuoles
Dans le cytoplasme, des espaces en
forme de ballon servent à stocker la nourriture, les
déchets et d'autres· substances que la cellule ne peut
pas utiliser maintenant. Ces structures, appelées
vacuoles, sont entourées d'une membrane.
G Le réticulum endoplasmique
Le réticulum endoplasmique est une membrane
repliée qui forme un réseau de canaux dans le qytoplasme. C'est par ces-can~eJes-Substanees
parviennent aux différentes parties de la cellule ou
quittent la cellule.
G Les mitochondries
Pour faire leur travail, les cellules ont besoin d'énergie.
Cette énergie est produite par des organites ovales
appelés mitochondries. Dans les mitochondries, les
...P~icules de nourriture se déèÔmposent eTillierent:énergie chÎmiqüenecessaire aux activités de1a"
....cellule. Certaines c~commelescëfîiîîesmus-
culaires, possèdent plus de mitochondries que
d'autres parce qu'elles ont besoin de beaucoup
d'énergie pour fonctionner.
~
•>"* paroi cellulaire
~es
cellules des plantes et des champignons et
certains organismes unicellulaires possèdent une paroi
cellulaire. Cette paroi est beaucoup plus épaisse et
rigide que la membrane cellulaire, et elle est formée
principalement d'une matière résistante appelée
cellulose. La paroi sert de support à la cellule.
C, Les chloroplastes
Le...s chloroplastes sont les structures où a lieu le processus de photosynthèse. Dans la photosynthèse,
l'énergie solaire sert à produire des glucides. Dans
chaque chloroplaste, des membranes repliées renferment le pigment vert appelé chlorophylle, qui absorbe
la lumière solaire. Il y a des chloroplastes seulement
dans les cellules des plantes vertes et dans certains
organismes unicellulaires. Généralement, il n'y en a
pas dans les cellules animales.
L'observation des cellules
28 Des cellules aux systèmes organiques
29
La taille et la fonction des cellules
COIÇOIS ET FABRIQUE UI OUTIL!-
Construis une maquette de cellule
La fabrication d'un modèle de cellule en trois dimensions
les différentes parties d'une cellule et leur agencement.
t'aidera à te rappeler
Projet
Conçois et fabrique une maquette de cellule
comportant tous les organites dont une cellule
a besoin pour fonctionner.
Consignes de sécurité
• On ne doit jamais boire ni manger dans un laboratoire.
\.
• Lave-toi les mains après l'expérience.
Matériaux:
Matériel courant de ton choix, par exemple : de la
gélatine, de la pâte à modeler, une boîte à souliers, du
polystyrène, des cure-pipes, de la pellicule de plastique,
des bonbons durs, des pâtes alimentaires, du matériel
d'artisanat, etc.
Pourquoi les cellules sont-elles si petites? Pourquoi les
gros organismes comme les arbres que tu peux voir sur
la figure 1.11, ne sont-ils pas formés d'une seule grosse
cellule au lieu de plusieurs millions de cellules microscopiques? La petite taille des cellules s'explique par les
fonctions cellulaires.
Pour accomplir leur travail, les cellules ont besoin
d'être constamment approvisionnées en substances
comme l'oxygène, l'eau et les particules de nourriture.
Elles ont aussi besoin de se débarrasser de leurs déchets.
Si la cellule était plus grosse, elle aurait besoin de plus de
substances et produirait plus de déchets. Mais la seule
façon dont les substances peuvent entrer dans la cellule
et en sortir, c'est en traversant la membrane cellulaire.
Pour te représenter le problème que cela cause, imagine que la cellule est une piscine circulaire de 50 m
de diamètre (voir le dessin ci-dessous). Afin de garder cette
cellule imaginaire en vie, tu dois nager jusqu'au centre
de la piscine en transportant un ballon de plage (qui
représente une particule de nourriture), puis revenir au
bord à la nage en transportant une bouée de sauvetage
(qui représente les déchets). Supposons que tu doives
faire cet aller-retour 12 fois au cours d'une période donnée. Quelles différences y aurait-il si la piscine avait un
diamètre de 100 m au lieu de 50 m?
Critères de conception
A. Vous pouvez construire la maquette d'une
cellule végétale ou d'une cellule animale.
B. Votre maquette doit comporter les organites
de la cellule que vous aurez choisie.
C. Votre maquette doit représenter clairement
toutes les parties de la cellule dans les proportions
justes. Elle ne doit pas dépasser la taille d'une
boîte à souliers ou d'un ballon de basket-ball.
Plan et construction
O Faites
O
un croquis net et annoté de votre maquette. Votre croquis doit comporter tous les
organites et leurs noms.
Mettez-vous au travail !
Évaluation
Tous ensemble, examinez et comparez les maquettes de tous les groupes de la classe. Quelles
améliorations pourriez-vous apporter à la vôtre?
Figure 1.11 Pourquoi tous les gros organismes, y compris ton corps, sont-ils multicellulaires?
O En
O
C,
1.
groupe, déterminez si vous construirez
la maquette d'une cellule végétale ou celle
d'une cellule animale.
Dressez la liste des organites dont votre cellule
a besoin pour fonctionner.
Décidez des matériaux qui représenteront le
mieux votre cellule et chacun de ses organites.
À côté de chaque organite nommé à l'étape 2,
écrivez le nom du matériau choisi.
LIEtJ
•Hil9;1Hil
-----
www.dlcmcgrawhill.ca
Un voyage imaginaire dans une cellule,
ça t'intéresserait? Rends-toi à l'adresse Internet ci-dessus,
puis à Matériel complémentaire/Primaire et secondaire
et à OMNISCIENCES 8. Le site te dira ensuite où aller.
Tu pourras voir des organites virtuels en gros
plan et les examiner.
Chaque organite possède une structure qui lui est propre et qui exécute la même fonction dans
toutes les cellules où il existe. Comment peut-on comparer les organites d'une cellule aux organes
du corps humain, comme l'estomac, les poumons ou le cerveau? Dans ton journal scientifique,
énumère quelques organites. À côté de chacun, nomme l'organe du corps humain auquel il res_semble le plus et dis pourquoi. Fais cet exercice maintenant; après l'étude du chapitre 3, tu reviendras à ta liste et tu reverras tes comparaisons.
Une cellule peut contenir
des milliers et des
milliers d'organites.
Si la cellule avait la taille
d'un gros édifice,
comme ton école, la
taille de ses organites
varierait de la grosseur
d'un ballon de plage à
celle d'une salle de
classe. Une mitochondrie aurait à peu près la
taille d'un énorme sofa.
L'observation des cellules
30 Des cellules aux systèmes organiques
31
Plus c'est gros, mieux c'est?
Réfléchis
\ ·
Le volume d'un objet, comme une cellule, représente l'espace qu'il occupe.
L'aire d'un objet est l'étendue de la surface qui le délimite. Dans le cas d'une cellule, l'aire est l'étendue de la membrane cellulaire. La relation entre le volume et
l'aire change à mesure que l'objet grossit ou rapetisse. Cette relation porte le
nom de rapport de l'aire au volume. Dans cette étude, tu vas calculer quelques
rapports. A partir de tes résultats, tu feras une inférence sur les raisons pour
lesquelles les petites cellules travaillent plus efficacement que les grosses.
Calculs
A. Calcule le volume du cube du diagramme A.
(Volume= hauteur x largeur x profondeur.)
B. Calcule le volume d'un des petits cubes du diagramme B. Multiplie le résultat par huit pour
obtenir le volume total des huit cubes.
C. Calcule l'aire totale du cube du diagramme A.
Pour ce faire, calcule l'aire d'un côté, puis
multiplie le résultat par six (un cube a six côtés
égaux).
D. Calcule l'aire totale d'un des petits cubes du
diagramme B. Multiplie le résultat par huit
pour obtenir l'aire totale des huit cubes.
'
E. Calcule le rapport de l'aire au volume du cube
du diagramme A. (Divise l'aire par le volume.)
\_
F. Calcule le rapport de l'aire au volume des huit
petits cubes du diagramme B.
Analyse
1. Réponds à chacune des questions suivantes
par «vrai» ou «faux». Si l'énoncé est faux,
reformule-le pour le rendre vrai.
a) Le volume du gros cube est supérieur au
volume total des huit petits cubes.
b) Le volume du gros cube est égal au
volume total des huit petits cubes.
c) L'aire totale du gros cube est supérieure
à l'aire totale des huit petits cubes.
d) L'aire totale des huit petits cubes est
supérieure à l'aire totale du gros cube.
2. Qu'est-ce qui a une aire supérieure par rapport au volume: a) le gros cube ou b) les
huit petits cubes?
Conclusion et mise en pratique
3. Supposons que le gros cube et les huit petits
cubes soient des boîtes à emballer. Qu'est-ce
qui demanderait le plus de papier d'emballage: le gros cube ou les huit petits cubes?
Combien de papier te faudrait-il de plus?
4. Tu dois ranger les boîtes de la question 3
dans ton casier. Qu'est-ce qui occupera le
plus d'espace: la grosse boîte ou les huit
petites? (Réfléchis bien.)
5. Quelle taille de cellule serait la plus efficace
pour recevoir des substances et évacuer les
déchets: une grande taille ou une petite?
Justifie ta réponse.
6. Pourquoi une amibe (unicellulaire) ne peutelle pas atteindre ta taille ?
Ce que tu dois faire
1. Dans ton cahier, dessine un tableau en trois
colonnes semblable à celui ci-dessous et
donne-lui un titre.
Volume
Surface araa
•
2. Fais les calculs de la page 33 et note tes résultats au fur et à mesure dans ce tableau. Tu peux
te servir d'une calculatrice.
Surface area-to-volume ratio
mathématique
Pour revoir la façon de mesurer un volume, lis la page 540.
Le rapport est une comparaison entre deux nombres.
Supposons qu'il y a 18 moutons et 3 vaches dans un
champ. Le rapport du nombre de vaches au nombre de
moutons est 3 à 18, ou 1 : 6. Si une bannière mesure 2 m
de hauteur sur 6 m de largeur, quel est le rapport de la
hauteur à la largeur de cette bannière?
32
L'observation des cellules
Des cellules aux systèmes organiques
33
--du
chapitre
1-: ------------_,
Petite, plus petite, la plus petite
carrière
Beaucoup de mordus
des arts et des sciences
combinent leurs deux
passions en devenant
dessinateurs scientifiques. Non seulement
ont-ils l'œil pour les
menus détails, mais la
majorité des dessinateurs
scientifiques sont
diplômés d'une école
d'art et détiennent un
grade universitaire dans
un champ scientifique
précis.
Examine les dessins
d'objets scientifiques du
présent module. Quelles
matières devrais-tu
étudier à l'école si tu
voulais travailler dans ce
domaine? Et en dehors
de l'école, quels champs
d'intérêt pourraient t'être
utiles? Si tu crois qu'une
carrière de dessinateur
scientifique peut t'intéresser, commence dès
maintenant à penser aux
types de dessins que tu
pourrais mettre dans ton
portfolio.
1
'l
ll
\.
Les cellules sont de taille et de forme variées. Cela dit, la taille de la plupart des
cellules varie entre des limites relativement étroites: celles qui leur assurent un
fonctionnement efficace. Pour grossir, les organismes ajoutent des cellules à leur
corps plutôt que de faire grossir leurs cellules. Cela se produit par division des
cellules, un processus que tu étudieras au prochain chapitre.
Rappelle-toi que les cellules se mesurent en micromètres (µm). La plupart
des cellules végétales et animales mesurent entre 10 µmet 50 µm de diamètre
(voir la figure 1.12). Les cellules bactériennes sont beaucoup plus petites que cela.
Elles ne mesurent qu'entre 1 µmet 5 µm de diamètre, soit à peu près la même
taille qu'une mitochondrie.
Maintenant que tu as étudié ce chapitre, essaie de faire les activités suivantes.
Si tu as des difficultés, retourne aux sections indiquées.
Nomme les parties d'un microscope et décris la
fonction de chacune d'elles. (1.1)
Souligne les différences entre une cellule végétale
et une cellule animale. (1.3)
Énumère les caractéristiques des êtres vivants. (1.1)
Explique pourquoi les cellules sont considérées
comme des organismes vivants. (1.2, 1.3)
Explique comment préparer un montage humide.
Tu peux aussi dessiner la marche à suivre. (1.1)
Calcule la taille et le grossissement d'un objet
observé au microscope. (1.1)
Explique comment les expériences ont servi à
démontrer que la vie est engendrée par la vie et
non par la génération spontanée. (1.1)
Explique pourquoi les cellules ont une taille
restreinte. (1.3)
._.
Prépare
ton propre
résumé
Figure 1.12 Tailles relatives d'une cellule végétale, d'une cellule animale et d'une cellule bactérienne
• Qu'est-ce que la théorie cellulaire?
• Quelles sont les différences entre une cellule
végétale et une cellule animale?
• Recopie la cellule illustrée ci-dessous et écris
le nom de chaque partie.
• Décris les fonctions de quelques organites.
• Quelle différence y a-t-il entre un organisme
unicellulaire et un organisme multicellulaire?
• Fais un diagramme qui illustre la relation
entre le volume et l'aire d'une cellule.
Vérifie ce que tu as compris
1. Dans une cellule, où trouverais-tu le matériel génétique?
2. Quelle est la fonction des mitochondries?
3. Pourquoi le cytoplasme est-il en mouvement dans la cellule?
5. Nomme deux structures d'une cellule végétale qu'on ne trouve pas dans une
cellule animale.
6. Si tu coupais un cube en deux parties égales, l'aire combinée des deux
moitiés serait-elle supérieure, inférieure ou égale à celle du cube?
7. Si tu coupais un cube en deux parties égales, le volume combiné des deux
moitiés serait-il supérieur, inférieur ou égal à celui du cube?
8. Pourquoi un grand rapport de l'aire au volume est-il avantageux pour
la cellule?
9. Est-ce que les organismes grossissent a) en augmentant la taille de leurs
cellules ou b) en multipliant leurs cellules?
1-
Nomme différents organites et décris leurs fonctions. (1.3)
Nomme et dessine des organismes unicellulaires
variés. (1.2)
4. Quelle partie de la cellule stocke la nourriture et les déchets?
1
Fais un diagramme qui illustre la structure fondamentale d'une cellule et nomme ses parties. (1.3)
1 O. Réflexion critique Explique pourquoi on ne s'attend pas à trouver de
chloroplastes dans les cellules d'une racine d'oignon.
Résume ce chapitre en choisissant une des
activités suivantes. Utilise une représentation
graphique (tel un réseau conceptuel), crée une
affiche ou rédige un résumé qui reprend
les concepts clés du chapitre. Voici quelques
concepts qui te serviront de guide.
• Comment peut-on distinguer les unités
vivantes de celles non vivantes?
• Comment a-t-on découvert les cellules?
• Dessine le microscope illustré ci-dessus et
écris le nom de chaque partie.
L'observation des cellules
34
Des cellules aux systèmes organiques
35
Mots clés
noyau
chromosome
membrane nucléaire
vacuole
réticulum endoplasmique
mitochondrie
paroi cellulaire
cellulose
chloroplaste
volume
aire
rapport de l'aire au volume
cellule
grossissement
microscope
champ de vision
montage humide
génération spontanée
théorie cellulaire
multicellulaire
unicellulaire
organite
membrane cellulaire
cytoplasme
Des termes à connaitre
Si tu as besoin de revoir ces concepts, retourne aux
sections indiquées.
4. Quelle vis d'un microscope dois-tu utiliser pour
faire la mise au point de l'objectif moyenne
puissance ? Justifie ta réponse. ( 1.1)
, S. Quelle partie permet à une cellule de recevoir
des substances de son milieu et de les éliminer?
6. Dans une cellule, où se trouve la chlorophylle?
Quelle est sa fonction? (1.3)
• la cc centrale» d'une cellule
• assure la photosynthèse d'une cellule
végétale
• donne force et soutien à une cellule
végétale
• liquide qui circule et distribue
des substances
• dirige les activités de la cellule
8. À chacun des énoncés suivants, réponds pà'I\_
«vrai» ou «faux». Si l'énoncé est faux,
reformule-le pour le rendre vrai. (1.3)
a) Les cellules végétales ont une p~roi cellulaire, mais n'ont pas de membrane cellulaire.
b) Le noyau d'une cellule renferme les chromosomes.
c) Les mitochondries et les chloroplastes
absorbent l'énergie du soleil.
peau» protectrice
13. Imagine-toi en train d'explorer une autre planète. Au sol, tu trouves un petit objet vert en
forme de feuille. Comment pourrais-tu déterminer si cet objet est un organisme extraterrestre
vivant- ou un élément du monde non vivant?
Des concepts à comprendre
7. Quelle structure de la liste suivante trouve-t-on
dans une cellule animale? Justifie chacune de
tes réponses. (1.3)
a) le noyau
b) le chloroplaste
c) une vacuole
cc
Des problèmes à résoudre/
Mise en pratique
3. Nomme deux différences entre la membrane
cellulaire et la paroi cellulaire. (1.3)
Si tu as besoin de revoir des termes, retourne à la
section indiquée.
1. Dans ton cahier de notes, associe chaque fonction cellulaire de la colonne A à une structure
cellulaire de la colonne B.
• mince
La matière La matière
vivante non vivante
2. Le ver de terre est-il unicellulaire ou multicellulaire? Justifie ta réponse. (1.2)
Les caractéristiques
communes
10. Trace un autre diagramme de Venn. Là où les
cercles se chevauchent, nomme les parties
communes aux cellules végétales et aux cellules
animales. Dans le cercle de gauche, nomme les
parties que possèdent seulement les cellules
végétales. Dans le cercle de droite, nomme les
parties que possèdent seulement les cellules
animales.
11. Complète ce réseau conceptuel des unités
élémentaires de la vie.
~
processus
de vie
~
• stocke les matières
est une
couche
extérieure
Des habiletés à acquérir
• le noyau (1 .3)
• la membrane cellulaire (1.3}
• un chloroplaste (1.3}
• une mitochondrie (1.3}
• le cytoplasme
(1 .3)
• une vacuole (1.3}
• la paroi cellulaire (1.3}
• un chromosome
(1.3}
9. Trace un diagramme de Venn semblable au
diagramme de la page suivante. Là où les
cercles se chevauchent, énumère les caractéristiques communes à la matière vivante et à la
matière non vivante. Dans le cercle de gauche,
donne les caractéristiques du vivant seulement.
Dans le cercle de droite, donne les caractéristiques du non vivant seulement.
15. Dans un nouveau film de science-fiction, une
amibe géante venue de l'espace envahit la Terre
et avale ses habitants. Comment peux-tu te
servir de tes connaissances sur la structure et la
fonction cellulaires pour expliquer à un ou
à une élève plus jeune que toi que cette scène
est irréaliste ?
17. Supposons qu'une nouvelle maladie détruise les
chloroplastes des cellules végétales. Explique ce
qui arriverait a) aux cellules végétales, b) à la
plante et c) aux autres formes de vie.
où se déroule le
~procurede
Réflexion critique
16. En te servant du rapport de l'aire au volume,
explique pourquoi le fait de mastiquer et de
broyer les aliments aide à la digestion.
comprend
le noyau
contrôle
14. Explique pourquoi les animaux et les plantes
sont formés de milliards et même de milliers de
milliards de cellules microscopiques plutôt que
de quelques grosses cellules. Ta réponse peut
comporter un schéma.
12. Supposons que tu observes des cellules végétales au microscope. Le diamètre de ton champ
de vision compte 40 cellules. Dresse un organigramme qui explique ou illustre une technique
servant à estimer la taille moyenne de chaque
cellule.
Pause
réflexion
1. Un de tes amis te dit que les personnes et les arbres
représentent deux formes de vie complètement
différentes. Es-tu d'accord avec ton ami?
Justifie ta réponse.
2. Au XVll18 siècle, le microscope a ouvert aux
scientifiques tout un monde de connaissances.
D'après toi, quels instruments produisent le même
effet aujourd'hui?
3. Retourne au début du chapitre, à la page 4, et vérifie
tes réponses aux questions de la Mise en train.
En quoi ton point de vue a-t-il changé? Maintenant
que tu as étudié ce chapitre, comment répondrais-tu
aux mêmes questions?
L'observation des cellules
36 Des cellules aux systèmes organiques
37