les cellules

Tous les organismes se composent de cellules. Dans la hiérarchie de l'organisation biologique, la cellule représente le premier niveau capable de vie.
D'ailleurs, bien des être vivants ne sont constitués que d'une seule cellule. Les organismes supérieurs, dont les végétaux et les animaux, comportent plusieurs sortes de cellules spécialisées, organisées en groupements complexes, comme les tissus et les organes.
Cependant, même lorsqu'elles s'unissent à d'autres pour atteindre un niveau d'organisation supérieur, les cellules demeurent toujours les unités fondamentales de la structure et du fonctionnement des organismes. Tout ce que réalise un organisme, il le doit d'abord et avant tout à son activité cellulaire.
Techniques permettant l'étude de la cellule


L'évolution de la science est souvent tributaire de l'invention d'instruments qui permettent à l'être humain d'aller au-delà des limites de ses sens. Ainsi, la découverte et l'étude de la cellule auraient été impossibles sans l'invention et le perfectionnement des microscopes au XVIIe siècle. Encore aujourd'hui, on ne peut étudier la cellule sans utiliser toutes sortes de microscopes.
Microscopie


Les microscopes photoniques (MP) sont appelés ainsi parce que leur source d'éclairage est en général la lumière visible, qui se quantifie en photons. Dans ces instruments, la lumière traverse la préparation (l'échantillon), puis des lentilles de verre. Les lentilles réfractent (dévient) la lumière de façon à grossir l'image projetée dans l'œil. La plupart des structures cellulaires, ou organites, sont invisibles au microscope photonique.
Le microscope électronique, fait passer un faisceau d'électrons à travers la préparation. Les microscopes électroniques modernes atteignent une limite de résolution environ 1000 fois plus grande que celle du microscope photonique. Les biologistes utilisent l'expression ultrastructure cellulaire pour désigner l'anatomie de la cellule que le microscope électronique permet d'observer.
Les deux facteur les plus importants en microscopie sont le grossissement et le pouvoir de résolution. Le grossissement représente le rapport entre les dimensions apparentes de l'image et les dimensions réelles de l'objet. Le pouvoir de résolution est une mesure de la clarté de l'image.
Fractionnement cellulaire


Le fractionnement cellulaire consiste à décomposer les cellules de manière à isoler les principaux organites et à en étudier les fonctions respectives. La centrifugeuse, un instrument capable de tourner à différentes vitesses, sert au fractionnement.
La première étape du fractionnement est l'homogénéisation, qui désintègre les cellules. On cherche généralement à briser les cellules sans trop endommager les organites. La centrifugation de l'homogénat donne un culot (une fraction sédimentée) et un surnageant (une fraction non sédimentée). On recueille le culot pour analyse et on décante le surnageant, après quoi on le centrifuge à nouveau. On recommence le procédé (ultracentrifugation) en augmentant chaque fois la vitesse de centrifugation, et on recueille des constituants cellulaires de plus en plus petits.

Le fractionnement permet d'isoler des constituants cellulaires en grande quantité en vue d'étudier leur composition et leur métabolisme.
]Organisation cellulaire[/size


[size=21] Cellules procaryotes et eucaryotes



Les cellules procaryotes sont exclusives au règne des monères, qui comprend les bactéries et les cyanobactéries. Les cellules eucaryotes, elles, composent les organismes des quatre autres règnes : les protistes, les végétaux, les mycètes et les animaux.

La cellule procaryote n'a pas de noyau véritable. Quand à la cellule eucaryote, elle renferme un noyau véritable contenu dans une enveloppe nucléaire constituée de deux membranes. Toute la région comprise entre cette enveloppe nucléaire et la membrane qui entoure la cellule s'appelle cytoplasme. Celui-ci se compose d'une matière semi-liquide, le cytosol, dans laquelle baignent des organites aux formes et aux fonctions spécialisées. Le cytosol comprend environ 85% d'eau, des glucides, des lipides, des protéines et diverses sortes d'ARN, le tout conférant au cytosol une certaine viscosité. La plupart des organites contenus dans la cellule eucaryote n'existent pas dans la cellule procaryote.






1. membrane
4. nucléoplasme
7. appareil de Golgi
10. centrosomes

2. reticulum endopl. et ribosomes
5. membrane nucléaire
8. cytolasme / hyaloplasme
11. lysosome

3. mitochondrie
6. nucléole
9. aster

Taille des cellules



Pour accomplir ses fonctions métaboliques, la cellule ne doit être ni trop petite ni trop grande, Les plus petites cellules connues appartiennent au règne des bactéries et font partie du genre mycoplasma ; leur diamètre varie entre 0,1 et 1,0 mm. La plupart des bactéries mesurent de 1 à 10 mm de diamètre et sont donc environ dix fois plus grosses que les mycoplasmes. Les cellules eucaryotes, elles, ont typiquement un diamètre dix fois plus grand que les bactéries : 10 à 100 mm.

L'enveloppe extérieure d'une cellule s'appelle membrane plasmique. Cette membrane est un sorte de douanier sélectif qui dirige les échanges de substances chimiques entre la cellule et l'environnement. La membrane laisse passer suffisamment d'oxygène, de nutriments et de déchets pour desservir le volume entier de la cellule. Il y a une limite à la quantité d'une substance donnée qui peut traverser 1 mm 2 de membrane par seconde. Ainsi, plus la surface (mm 2) est grande par rapport au volume, plus les échanges satisfont les besoin cellulaires. Donc, la plupart des cellules sont microscopiques parce qu'il s'agit là de la seule façon de posséder suffisamment de surface par rapport à leur volume pour combler leurs besoins.
Importance de la compartimentation



Malgré leur taille le plus souvent microscopique, les cellules eucaryotes ont des besoins immenses, qui commandent une organisation structurale particulière. Voilà pourquoi elles possèdent des membranes internes qui, à la manière de cloisons, divisent la cellule en compartiments. Ces membranes participent aussi directement au métabolisme cellulaire ; beaucoup d'enzymes se trouvent d'ailleurs enchâssées dans les membranes internes. Étant donné que chaque compartiment cellulaire forme une sorte de micro-environnement, des processus incompatibles peuvent se dérouler simultanément dans la cellule.

Bref, les diverses membranes occupent une place fondamentale dans l'organisation complexe de la cellule. En général, les membranes biologiques se composent d'une double couche de phosphoglycérolipides et d'autres lipides associés à diverses protéines. Par exemple, plusieurs enzymes de la respiration cellulaire sont fixées aux membranes internes des mitochondries. Par conséquent, l'étude des cellules se ramène dans une large mesure à l'étude des membranes et des compartiments fonctionnels (organites) qu'elles délimitent. Les différences entre les cellules végétales et les cellules animales quoique non négligeables, sont moins nombreuses que celles qui séparent les cellules eucaryotes des procaryotes.
Noyau



Le noyau contient la plupart des gènes qui régissent la cellule (les autres se trouvent dans les mitochondries et les chloroplastes). Le noyau constitue généralement l'organite le plus visible d'une cellule eucaryote. Le noyau est entouré de l'enveloppe nucléaire, qui sépare son contenu du cytoplasme.

À l'intérieur du noyau se trouve les chromosomes composés d'ADN et de protéines, En dehors des périodes de division cellulaire, les chromosomes sont trop effilés et entremêlés pour qu'on puisse les distinguer individuellement. Au microscope photonique comme au microscope électronique, leur enchevêtrement apparaît comme une masse de matière colorée qu'on appelle chromatine. Les chromosomes deviennent distincts seulement lorsqu'ils se condensent et s'épaississent, au moment où le noyau se prépare à la division.

Entre les périodes de division cellulaire, la structure intranucléaire le plus visible est le nucléole, lieu de synthèse des ribosomes. Le nucléole renferme des segment de chromosomes porteurs de multiples copies des gènes de synthèse des ribosomes, ainsi qu'une quantité considérable d'ARN et de protéines représentant des ribosomes à différentes étapes de leur synthèse ; ces segments du nucléole portent le nom d'organisateurs nucléolaires.

Le noyau régit la synthèse protéique dans le cytoplasme par l'intermédiaire d'un messager moléculaire, l'ARN messager. L'ARN messager (ARNm) est synthétisé dans le noyau selon les directives fournies par l'ADN, puis il sort du noyau par les pores pour apporter les messages génétiques dans le cytoplasme. Là, l'ARNm s'attache à des ribosomes, qui traduisent le message génétique pour élaborer la structure primaire d'une protéine./b]
cytoplasme.