CELLULE, ADN ET UNITE DU VIVANT

Doc d'appel : Tous les êtres vivants sont constitués de cellules associées ou non en organes. Chez les êtres pluricellulaires, les cellules se sont spécialisées pour accomplir les fonctions vitales de l'organisme tout entier (partage des tâches comme dans une société)...

Pb : Il existe de nombreuses cellules différentes de part leur aspect et leur fonction et malgré tout, les scientifiques parlent d'unité structurale lorsqu'ils parlent de la cellule : pourquoi ?

   

CHAPITRE 1 :    La cellule, unité structurale des êtres vivants

I- Observation de cellules animales et végétales au microscope photonique (=MO)

1- Les cellules animales

Activité : TP observations des cellules buccales (préparation individuelle des lames minces) et observations de lames du commerce (cellules sanguines, pancréatiques...). Travail sur la notion d'échelle, de grossissement et d'agrandissement (cf poly)

2- Les cellules végétales non chlorophylliennes

Activité : TP observation des cellules de l'épiderme d'oignon (préparation individuelle des lames minces) turgescentes et plasmolysées. Calcul de la taille réelle et dessin d'observation.

3- Les cellules végétales chlorophylliennes

Activité : TP observation des cellules d'une feuille d'élodée (préparation individuelle des lames minces). Calcul de la taille réelle et dessin d'observation.

Cellules pleines de chloroplastes d'une feuille d'élodée (Elodea densa)

Qu'elles soient d'origine animale ou végétale, les cellules sont toutes construites selon un même plan d'organisation. Elles possèdent une membrane plasmique, un noyau (parfois difficile à voir) et du cytoplasme. Les cellules végétales possèdent en plus une paroi rigide et certaines d'entre elles des chloroplastes qui leur confèrent une couleur verte (car elles contiennent un pigment vert : la chlorophylle)

 

Pb : Le microscope photonique a ses limites et ne permet pas d'explorer en détail le contenu du cytoplasme ou du noyau. L'invention d'un microscope électronique plus puissant (cf poly) a permis de découvrir la complexité des cellules. Que peut-on observer à de tels grossissements ?

II- Observation de cellules animales et végétales au microscope électronique (MET)

1- Une structure complexe

Activité : Observation de photos prises sur un microscope électronique à transmission (= MET). Zoom sur les organites de la cellule et dessin légendé de la cellule. ATTENTION : avec les manuels, il est impossible de calculer la taille réelle sans barre d'échelle ou indication claire d'un agrandissement (cf poly). Sur le document ci-dessous, seul le grossissement a été indiqué.

Légende :

1 = Membrane plasmique

2 = Cytoplasme

3 = Enveloppe nucléaire

4 = Pore nucléaire

5 = Mitochondrie

6 = Réticulum endoplasmique granuleux (REG)

7 = Ribosomes

8 = Nucléole

9 = nucléoplasme
Ci-dessus : une cellule ovarienne d'un embryon de souris (G×10000) extrait du manuel SVT Bordas 2004

Légende :

10 = Paroi épaisse

11 = Cytoplasme

12 = Nucléole

13 = Enveloppe nucléaire

15 = Chloroplaste

16 = Mitochondrie

17 = Vacuole

18 = Ribosomes
Ci-dessus : une cellule d'une feuille de tabac (G×7000) extrait du manuel SVT Bordas 2004

 

Une électronographie permet d'observer les différents organites du cytoplasme et précise la structure du noyau.

Mitochondrie = organite délimité par deux membranes, siège de la respiration cellulaire = "centrale énergétique".

Chloroplaste = organite délimité par deux membranes, siège de la photosynthèse.

Réticulum endoplasmique granuleux (REG) = Réseau de sacs et de tubes aplatis en continuité avec la membrane externe de l'enveloppe nucléaire et portant des ribosomes (le réticulum lisse n'en porte pas)

Appareil de Golgi = empilement de sacs aplatis formés à partir du réticulum et qui bourgeonnent des vésicules contenant des molécules fabriquées par la cellule.

Ribosomes = petits organites spécialisés dans la synthèse des protéines.

Nucléole = lieu de la synthèse des ribosomes.

Enveloppe nucléaire = enveloppe délimitant le noyau et constituée de deux membranes par endroit percée de pores.

 

2- Points communs et différences entre une cellule animale et une cellule végétale

Cellule animale schématisée (dessin A. Gallien, source: SVT Dijon)

Cellule végétale schématisée (dessin A. Gallien, source: SVT Dijon)
1 = Membrane plasmique
1 = Membrane plasmique
2 = Cytoplasme
2 = Cytoplasme
3 = Noyau entouré de deux membranes (l'enveloppe nucléaire)
3 = Noyau entouré de deux membranes (l'enveloppe nucléaire)
4 = Mitochondries entourées de deux membranes
4 = Mitochondries entourées de deux membranes
5 = Réticulum endoplasmique (lisse et granuleux) dont la membrane est par endroit en continuité avec la membrane externe de l'enveloppe nucléaire
5 = Réticulum endoplasmique (lisse et granuleux) dont la membrane est par endroit en continuité avec la membrane externe de l'enveloppe nucléaire
6 = Ribosomes
6 = Ribosomes
7 = Appareil de Golgi
7 = Appareil de Golgi
-
8 = Paroi pecto-cellulosique rigide
-
9 = Chloroplastes dans certains tissus
-
10 = Vacuole (dans les cellules adultes souvent)

 

Hormis la présence d'une paroi rigide, de chloroplastes (dans certains tissus) et souvent d'une vacuole (poche remplie de liquide), les cellules végétales possèdent tous les organites des cellules animales et sont donc elles aussi compartimentées.

Remarque : les groupes animaux et végétaux sont très discutables d'un point de vue phylogénétique car ils rassemblent des organismes parfois très éloignés sur l'arbre du vivant. Pour aller plus loin : cliquez ici...

Extrait de POUR LA SCIENCE - N° 350 DÉCEMBRE 2006

Pb : Qu'est ce qui permet d'affirmer que les microorganismes et en particulier les bactéries sont des cellules ?

III- Observation de cellules de bactéries (MO & MET)

1- Les bactéries du yaourt et les cyanobactéries d'un aquarium

Activité : TP observation et dessin légendé avec échelle de lactobacilles et de cyanobactéries au microscope photonique.

Filament de cyanobactéries accolées les unes aux autres et formant les "algues bleues" des aquariums mal entretenus...

Les bactéries sont des êtres vivants de très petites tailles et unicellulaires mais certaines d'entres elles (ex les cyanobactéries) peuvent constituer des colonies cohérentes.

2- Particularités des bactéries

Activité : Observation sur poly d'une électronographie de bactérie (Pseudomonas)

Outre leur petite taille (généralement de l'ordre du micromètre), les bactéries se distinguent par une structure cellulaire plus simple. En effet, le matériel génétique (1 chromosome unique) n'est pas délimité par une enveloppe (donc pas de noyau), leur cytoplasme est dépourvu d'organites et leur membrane plasmique est doublée d'une paroi différente de celle des végétaux.

Les êtres vivants dépourvus de noyau (comme les bactéries) étaient classiquement regroupés sous le terme de procaryotes par opposition aux organismes eucaryotes qui incluent les animaux et les végétaux. Aujourd'hui, cette classification ne semble pas judicieuse car les procaryotes ne forment pas un groupe monophylétique (ie comprenant l'ancêtre commun et tous les descendants).

Arbre phylogénétique très simplifié (d'après les travaux de Carl Woese, actualisé en 2006)

Remarque : la plus grosse bactérie connue est Thiomargarita namibiensis qui peut mesurer jusqu'à 700 µm!