Cellule

Une cellule est une structure liée à une membrane qui apparaît comme une unité fonctionnelle indépendante de la vie (comme dans les organismes unicellulaires, par exemple les bactéries, les protozoaires, etc.), ou comme unité structurelle ou fondamentale dans un tissu biologique spécialisé pour accomplir une fonction particulière dans les organismes multicellulaires (par exemple, les plantes et les animaux).

Définition de la cellule

En biologie, une cellule (, « pluriel : cellules ») est définie comme l’unité structurelle, fonctionnelle et biologique de tous les organismes. C’est une unité autonome auto-réplicative qui peut exister en tant qu’unité fonctionnelle indépendante de la vie (comme dans le cas d’un organisme unicellulaire), ou en tant que sous-unité dans un organisme multicellulaire (comme dans les plantes et les animaux) qui remplit une fonction particulière dans les tissus et les organes.

Etymologie : Le terme « cellule » vient du latin « cella », « cellula », qui signifie « une petite pièce ».

LIRE : Cellule biologique – Introduction (Tutoriel)

Types de cellules

Les cellules peuvent être typées de différentes manières. Par exemple, sur la base de la présence d’un noyau bien défini, une cellule peut être eucaryote ou procaryote. Les cellules peuvent également être classées en fonction du nombre de cellules qui composent un organisme, c’est-à-dire « unicellulaire », « multicellulaire » ou « acellulaire ».

Cellule procaryote vs cellule eucaryote

Les cellules peuvent être classées en deux grands types : les cellules procaryotes (par exemple, les cellules bactériennes) et les cellules eucaryotes (par exemple, la cellule végétale ou animale). La principale différence entre les deux est un noyau bien défini, entouré d’une enveloppe nucléaire membraneuse, présent uniquement dans les cellules eucaryotes. Outre le noyau, on trouve d’autres organites dans les cellules eucaryotes. Ces organites sont les mitochondries, les plastes, le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi. Ces organites ne sont pas présents dans les cellules procaryotes. Malgré ces différences, les cellules procaryotes et eucaryotes partagent un certain nombre de caractéristiques communes : l’information génétique est stockée dans les gènes, les protéines servent de principal matériau structurel, les ribosomes sont utilisés pour synthétiser les protéines, l’adénosine triphosphate est la principale source d’énergie métabolique pour soutenir divers processus cellulaires, et une membrane cellulaire qui contrôle le flux de substances entrant et sortant de la cellule.

Unicellulaire vs multicellulaire vs acellulaire

Les cellules peuvent servir de base pour décrire les organismes comme unicellulaires ou multicellulaires. Les organismes unicellulaires sont ceux qui n’ont qu’une seule cellule, c’est-à-dire unicellulaires. Les procaryotes et les protistes en sont des exemples. Les organismes multicellulaires sont ceux qui possèdent plus d’une cellule. Les plantes et les animaux en sont des exemples. Les cellules d’un organisme multicellulaire peuvent partager des caractéristiques et des fonctions communes.

Ces cellules qui agissent comme une unité constituent un tissu. Les types fondamentaux de tissus chez les animaux sont les tissus épithéliaux (ou épithélium), le tissu nerveux, le tissu conjonctif, le tissu musculaire et le tissu vasculaire. Chez les plantes, les différents types de tissus sont les tissus embryonnaires ou méristématiques (tels que le méristème apical et le cambium), les tissus permanents (par exemple, l’épiderme, le liège, le trichome) et les tissus reproducteurs (c’est-à-dire les tissus sporogènes). Les tissus permanents peuvent être classés en tissus fondamentaux (parenchyme, collenchyme, sclérenchyme) et complexes (phloème et xylème). Les tissus qui travaillent à l’unisson pour remplir un ensemble spécifique de fonctions forment un organe biologique. À l’inverse, le terme « acellulaire » désigne un tissu qui n’est pas constitué de cellules ou qui n’est pas divisé en cellules. Un exemple de tissu acellulaire est l’hyphe de certains champignons.

Structure d’une cellule

Une cellule est une structure liée à une membrane contenant du cytoplasme et des structures cytoplasmiques. La membrane cellulaire est constituée de deux couches de phospholipides avec des protéines incorporées. Elle sépare le contenu de la cellule de son environnement extérieur, et régule ce qui entre et sort de la cellule. Une autre caractéristique intéressante de la membrane cellulaire est la présence de molécules de surface (par exemple, des glycoprotéines, des glycolipides, etc.) qui agissent comme une « signature » pour une cellule. ) qui agissent comme une « signature » pour une cellule. Chaque cellule a une « signature » ou un « marqueur » différent qui est censé fonctionner dans la reconnaissance des cellules, ou dans une sorte de système d’identification cellulaire. D’autres cellules ont des couches cellulaires protectrices supplémentaires au-dessus de la membrane cellulaire, par exemple la paroi cellulaire chez les plantes, les algues, les champignons et certains procaryotes.

Le composant liquide du cytoplasme entourant les organelles et d’autres structures cytoplasmiques insolubles dans une cellule intacte où une grande variété de processus cellulaires ont lieu est appelé cytosol. Le cytosol est composé d’eau, d’ions (par exemple, potassium, sodium, chlorure, bicarbonate, magnésium et calcium) et de diverses biomolécules, comme les acides nucléiques, les protéines, les lipides et les glucides. Les ions potassium sont plus nombreux dans le cytosol que dans le liquide extracellulaire environnant. C’est dans le cytosol qu’ont lieu de nombreuses réactions métaboliques, par exemple l’osmorégulation, la génération du potentiel d’action et la signalisation cellulaire.

Dans les cellules eucaryotes, les organelles cellulaires sont les « petits organes » à l’intérieur de la cellule. Ces organites remplissent des fonctions particulières. Les cellules eucaryotes qui effectuent la photosynthèse (par exemple, les cellules végétales) auraient de nombreux plastes, notamment le chloroplaste (un type de plaste contenant des pigments verts). La présence de chloroplastes est une façon de distinguer une cellule végétale d’une cellule animale. Les autres organites que l’on peut trouver dans les cellules végétales et animales sont le noyau, les mitochondries, le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi. Le noyau est le grand organite qui contient le matériel génétique (ADN) organisé en chromosomes. Les mitochondries sont considérées comme la centrale électrique des cellules eucaryotes. En effet, c’est l’organite qui fournit l’énergie en générant de l’adénosine triphosphate (ATP) par la respiration cellulaire. Le réticulum endoplasmique se présente sous la forme d’un réseau interconnecté de sacs aplatis ou de tubules impliqués dans la synthèse des lipides, le métabolisme des glucides, la détoxification des médicaments et la fixation des récepteurs sur les protéines de la membrane cellulaire. Il est également impliqué dans le transport intracellulaire, comme le transport des produits (du réticulum endoplasmique rugueux) vers d’autres parties de la cellule comme l’appareil de Golgi. L’appareil de Golgi est constitué d’empilements liés à la membrane. Il est impliqué dans la glycosylation, l’emballage des molécules pour la sécrétion, le transport des lipides à l’intérieur de la cellule et donne naissance aux lysosomes.

D’autres structures cytoplasmiques ne sont pas considérées par d’autres références comme des « organites » car elles sont liées par une seule membrane contrairement aux organites susmentionnés qui sont à double membrane. Par exemple, les lysosomes et les vacuoles ne sont pas considérés par certaines références comme des organites mais comme des structures cytoplasmiques sur la base de l’exposé ci-dessus. Les lysosomes sont des structures à membrane unique contenant diverses enzymes digestives, et sont donc impliqués dans la digestion intracellulaire. Les vacuoles, quant à elles, sont des vésicules membranaires impliquées dans la sécrétion, l’excrétion, le stockage et la digestion intracellulaires. De même, les ribosomes ne sont pas des organites mais des structures cytoplasmiques.

Une cellule procaryote ne possède pas les organites typiques liés à la membrane présents dans une cellule eucaryote. Néanmoins, elle peut posséder certaines structures de type organellaire telles que le carboxysome (un compartiment à enveloppe protéique pour la fixation du carbone chez certaines bactéries), le chlorosome (un complexe de capture de la lumière chez les bactéries sulfureuses vertes), et le magnétosome (présent chez les bactéries magnétotactiques), et le thylakoïde (chez certaines cyanobactéries). Il possède également un nucléosome, qui n’est pas une structure à double membrane mais une région de la cellule procaryote contenant du matériel nucléaire.

Les mitochondries et les plastes possèdent leur propre ADN (appelé ADN extranucléaire pour le distinguer de l’ADN présent à l’intérieur du noyau). Ces organites sont semi-autonomes. De ce fait, ils sont présumés provenir de bactéries endosymbiotiques (selon la théorie de l’endosymbiotique).

Cycle cellulaire

Le cycle cellulaire concerne la séquence de croissance et de division d’une cellule. En substance, le cycle cellulaire implique la duplication de l’ADN via la réplication de l’ADN et cela conduit à la division de la cellule mère, donnant deux cellules filles. Ces processus sont essentiels à la croissance, à la réplication et à la division des cellules. Chez les eucaryotes, le cycle cellulaire est composé d’une série d’événements biologiques, à savoir la phase de repos, l’interphase et la division cellulaire. Pendant la phase de repos, la cellule est dans un état inactif, non cyclique. L’interphase est la phase du cycle cellulaire au cours de laquelle la cellule croît en taille, réplique son ADN et en fait une copie pour préparer la prochaine division cellulaire. L’interphase se compose de trois étapes : G1, phase S, et G2. La dernière étape est la division cellulaire.

Division cellulaire

La division cellulaire est le processus par lequel une cellule mère se divise, donnant naissance à deux ou plusieurs cellules filles. C’est un processus cellulaire vital car il permet la croissance, la réparation et la reproduction. Chez les eucaryotes, la division cellulaire peut prendre la forme d’une mitose ou d’une méiose. Dans la mitose, le résultat est deux cellules génétiquement identiques. Dans la méiose, le résultat est quatre cellules génétiquement non identiques.

Croissance et métabolisme cellulaire

Les cellules après s’être divisées vont subir une croissance. La croissance de la cellule est permise par le métabolisme. Le métabolisme peut être classé en deux catégories : le catabolisme et l’anabolisme. Le catabolisme comprend une série de réactions chimiques dégradantes qui décomposent des molécules complexes en unités plus petites, libérant généralement de l’énergie au cours du processus. L’anabolisme comprend une série de réactions chimiques qui construisent ou synthétisent des molécules à partir d’unités plus petites, nécessitant généralement un apport d’énergie (ATP) dans le processus. Ainsi, les biomolécules, telles que les acides nucléiques, les protéines, les glucides et les lipides, sont produites, stockées et dégradées à l’intérieur de la cellule. Par exemple, le site des biosynthèses d’ADN et d’ARNm est le noyau. Les protéines, quant à elles, sont synthétisées par les ribosomes. La synthèse des lipides a lieu dans le réticulum endoplasmique.

Motilité

Certaines cellules possèdent des structures spécialisées impliquées dans la locomotion. Les flagelles, par exemple, sont des prolongements longs, fins, filiformes, en forme de fouet, qui permettent le mouvement par propulsion. Certains flagelles ne sont cependant pas utilisés pour le mouvement mais pour la sensation et la transduction de signaux, par exemple les cellules photoréceptrices de l’œil, les neurones récepteurs olfactifs du nez, le kinocilium dans la cochlée de l’oreille. Les cils sont des projections ressemblant à des cheveux sur la surface de certaines cellules. Les cils sont généralement de deux types : les cils mobiles (pour la locomotion) et les cils non mobiles (pour la sensorialité). Les cellules tissulaires dotées de cils sont par exemple les épithéliums qui tapissent les poumons et qui balaient les fluides ou les particules. Des exemples d’organismes qui ont des cils sont les protozoaires qui les utilisent pour se déplacer.

Recherche

La biologie cellulaire (ou cytologie) est l’étude scientifique des cellules. Robert Hooke a été désigné comme le premier à découvrir les cellules, en 1665. Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann ont été les premiers à formuler la théorie de la cellule, en 1839.

Termes connexes

• Biologie cellulaire
• Cellule souche

Voir aussi

• Cytologie

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• Tissue
• Organelle
• Cytoplasme
• Procaryote
• Eucaryote

Références et lectures complémentaires

1. kazilek. (2009, 27 septembre). Parties de cellules | Demandez à un biologiste. Récupéré du site Asu.edu : https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Référence à la maison de la génétique. (2019). Qu’est-ce qu’une cellule ? Récupéré du site Web Genetics Home Reference : https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. CELLULES II : ORGANISATION CELLULAIRE. (2019). Récupéré du site web Estrellamountain.edu : https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. NOTES SUR LES CELLULES ET LES ORGANITES. (2019). Récupéré du site web Edu.pe.ca : http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. Structure et fonction des cellules. (2019). Récupéré du site Web Msu.edu : https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm