Chapitre 1

Chapitre I : Organisation générale de la cellule

I- Historique et définition:

.La cytologie est la science de la structure microscopique et moléculaire de la cellule. L’étude du fonctionnement de la cellule est l’objet de la physiologie, de la biologie moléculaire et la biochimie. La frontière entre ces différentes sciences est arbitraire car structure et fonction de la cellule sont intimemment liées. La biologie cellulaire utilise les connaissance issues de la cytologie, de la biologie moléculaire et de la biochimie pour comprendre le fonctionnement integré de la cellule.

La cellule (du latin cellula, petite chambre) est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice constituant tout ou partie d'un être vivant. Chaque cellule est une entité vivante qui, dans le cas d'organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome mais coordonnée avec les autres. Les cellules de même type sont réunies en tissus, eux même réunis en organes. La cellule est donc une enceinte séparée de l'extérieur par une membrane capable de filtrer sélectivement les échanges.

C’est en 1838 et à partir de leurs observations du matériel vivant que Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann vont énoncer pour la première

fois le terme de cellules vivantes. Ces observations vont les conduire à émettre ce premier axome de la théorie cellulaire : « tous les organismes

sont faits de petites unités : les cellules ». La théorie cellulaire a été élaborée par Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann

(1838-1839).

La théorie cellulaire repose sur le triple axiome suivant:

-la cellule est la plus petite entité vivante,

-tout être vivant est composé de cellules,

-toute cellule provient d’une autre cellule.

En 1855, Virchow, un médecin allemand, suggère que toute cellule provient d’une autre cellule. C’est le second axiome de la théorie cellulaire

qui énonce le principe de la division cellulaire. la cellule représente l’unité structurale et fonctionnelle commune à l’organisation de tous les

êtres vivants. La cellule est aussi la plus petite portion de matière vivante qui puisse vivre isolée et qui puisse se reproduire. Elle synthétise l’ensemble de ses constituants en utilisant les éléments du milieu extracellulaire.

Robert Hooke, en 1665, a identifié et décrit la cellule pour la première fois. Il observa les cellules du liège avec un microscope qui avait un pouvoir de résolution de 30X. Antony von Leeuwenhoek (1632-1723) - produit des lentilles suffisamment fortes pour produire les microscopes, ceci vers 1680

II –Aperçu général sur l'ultrastructure de la cellule eucaryote: (Fig 1)

Les organismes eucaryotes peuvent être unicellulaires : les paramécies et les amibes, constitués d'une seule cellule libre et mobile représentant à elle seule la totalité de l'organisme. .

L'homme, les animaux et les végétaux (au sens strict) sont des êtres pluricellulaires constitués de cellules eucaryotes. Ces organismes sont formés d'une grande variété de types cellulaires (environ 200 chez l'homme) assurant des fonctions spécifiques.

La cellule eucaryote est délimitée extérieurement par une membrane plasmique qui sépare son milieu intracellulaire ou cytoplasme du milieu extracellulaire .

Son matériel génétique est isolé du cytoplasme par une enveloppe nucléaire; il forme un vrai noyau.

Le cytoplasme est composé d'un protoplasme et d'un hyaloplasme :

- le protoplasme désigne les organites cellulaires : cytosquelette, système endomembranaire (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi et lysosomes), mitochondries, ribosomes, noyau .

- le hyaloplasme correspond au milieu dans lequel baignent tous ces organites.

III- Aperçu sur l'ultrastructure de la cellule procaryote : (Figure 2)

Les procaryotes (du grec, pro : avant et karyon : noyau) sont des êtres unicellulaires, dépourvus de noyau et bordés d'une membrane. Leur matériel génétique est libre dans le cytoplasme, non limité par une enveloppe nucléaire; il forme un nucléoide. Les procaryotes sont essentiellement représentés par les bactéries.(figure 3)

Les bactéries peuvent se présenter sous différentes formes : en bâtonnet, sphérique, cylindrique... Elles peuvent vivre groupées en colonies ou isolées. Elles sont caractérisées par une taille réduite (1 à 10 µm) et un mode de reproduction par scissiparité (étranglement). La cellule bactérienne est constituée de structures constantes (essentielles) présentes chez toutes les espèces bactériennes et des structures inconstantes (facultatives) présentes chez quelques espèces seulement.

3.1 Les structures constantes :

a) Le matériel nucléaire ou nucléoide est formé d'une seule molécule d'ADN circulaire d'une longueur voisine de 1mm représentant le chromosome bactérien.

b) Les plasmides sont des fragments d'ADN extra-chromosomiques localisés dans le cytoplasme. Leur réplication est indépendante de celle du chromosome bactérien. Un plasmide peut être présent en plusieurs copies dans une seule cellule bactérienne. Les plasmides codent pour la synthèse de différentes enzymes, conférant ainsi à la bactérie qui les possède des caractères particuliers telle que la possibilité d'utiliser certains substrats d’ou la résistance aux antibiotiques. Les plasmides sont transmissibles à d'autres bactéries.

c) Les ribosomes sont souvent groupés en amas ou polyribosomes ; ils diffèrent de ceux des eucaryotes par leurs morphologies, leurs coefficients de sédimentation et leurs compositions chimiques.

d) La membrane plasmique est composée comme celle des eucaryotes de lipides et de protéines à des pourcentages différents. Elle en diffère par l'absence de cholestérol et la pauvreté en glucides. La membrane plasmique assure le transport des substances nutritives.

e) La paroi (parietis qui veut dire mur) épaisse de 20 à 80 nm limite extérieurement la bactérie et détermine sa forme. Elle contrôle les échanges avec le milieu extérieur et joue également un rôle de protection (une bactérie qui n'a pas de paroi meurt). La paroi est séparée de la membrane plasmique par un espace appelé espace périplasmique.

3.2 Les structures facultatives

a) La capsule d'épaisseur variable (0.2 à plusieurs µm), est mise en évidence en microscopie photonique par coloration à l'encre de chine. Lorsqu'elle existe elle recouvre la paroi et représente ainsi la structure la plus externe. La capsule est souvent polysaccharidique parfois polypeptidique. Sa présence est un signe de virulence car elle protège la bactérie de la phagocytose.

b) Les mésosomes sont présents exclusivement chez les bactéries aérobies. Ce sont des invaginations membranaires qui pénètrent parfois profondément dans le cytoplasme bactérien. Ils se divisent en même temps que la bactérie. Les mésosomes renferment les enzymes de la chaîne respiratoire assurant la fonction des mitochondries absentes dans les cellules bactériennes.

c) Le flagelle expansion membranaire mobile dont le nombre (1 à 8) et les positions varient selon les espèces bactériennes. Les flagelles sont visibles en microscopie photonique.

d) Les pili (poils) plus courts que les flagelles, sont des expansions membranaires visibles uniquement au microscope électronique. Nombreux, ils sont utiles à l'adhésion aux substrats et particulièrement aux muqueuses.

e) Les inclusions cytoplasmiques apparaissent soit sous forme de réserves énergétiques de glycogène et de lipides.

IV- Les virus

Ils ne sont pas des cellules au vrai sens du terme car ils ne possèdent que le matériel génétique (acaryotes). De ce fait, ils n’ont pas un métabolisme propre et dépendent obligatoirement d’une cellule qu’ils infestent pour la fabrication de leur matériel génétique.

Ultrastructure et composition chimique :

Les virions sont caractérisés par une taille extrêmement réduite comprise entre 15-30 nm.

Ils sont formés d'un acide nucléique ADN ou ARN généralement linéaire correspondant à un génome réduit.

L'acide nucléique est protégé par une structure protéique : la capside

Quelques caractères différentiels des cellules eucaryotes et procaryotes.

Organisation générale de la cellule procaryote (bacterie)

Organisation générale de la cellule végétale eucaryote

Organisation générale de la cellule animale

BIBLIOGRAPHIE

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