Chapitre 1: INTRODUCTION A L’ETUDE DE LA CELLULE - SVT Terminale D | DigiClass
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INTRODUCTION A L’ETUDE DE LA CELLULE

I.  LA DÉCOUVERTE DE LA CELLULE : LA THÉORIE CELLULAIRE

A.  Histoire de la découverte de la cellule

La découverte de la cellule va de pair avec l’invention et le perfectionnement du microscope. L’invention du microscope optique (M.O.) vers 1850 par le hollandais Zackarias Janssen a permis grâce à son perfectionnement la découverte de la cellule et de ses constituants. En observant au M.O. dans une coupe de Liège, le physicien Anglais Robert HOOKE en 1665 voit de « petites cavités » (chambre) juxtaposées, auxquelles il donna le nom de « cellule » (latin cellula = petites chambres). Leeuwenk, Grew, Dutrochet  observèrent à leur tour des cellules animales. Dès lors avec de nombreux naturalistes, la notion de cellule s’impose progressivement et en 1830, SCHWANN affirma que : «tous les organismes sont constitués d’unités semblables, les cellules».

B.  La théorie cellulaire

Les nombreux travaux effectués grâce au M.O. et microscope électronique (M.E.), permirent de dire que la cellule est l’unité anatomique (organisation et constitution) et physiologique (fonctionnement) de tout être vivant à l’exception des virus. La cellule assure également la continuité de l’espèce car tout être vivant dérive d’une cellule. On trouve les cellules dans des milieux divers

  • Les cellules constituent l’entité de l’être vivant : 
    • Les protozoaires (animaux unicellulaires) : Paramécie = Ciliés ; Amibe = Rhizopodes ; Trypanosome = Flagellés ; Plasmodium = Sporozoaires.
    • Les Protophytes (végétaux unicellulaires) : Levure = Champignon.
  • Les cellules forment pour les autres une population d’élément. L’ensemble des cellules forment le tissu.
    • Les métazoaires : l’homme
    • Les métaphytes : l’eucalyptus.

La cellule est donc l’élément constitutif de tout système vivant, microbien (sauf les virus), végétal ou animal d’où la notion de théorie cellulaire. Le nombre de cellule d’un organisme est souvent très élevé. Dans un organisme donné, la taille et la forme de la cellule varient suivant les tissus. Certaines cellules animales sont sphériques lorsqu’elles se trouvent à l’état libre dans un liquide, d’autres non sphériques et on un aspect particulier tel que les spermatozoïdes, les cellules nerveuses, les hématies… Les cellules végétales sont généralement hexagonales. Selon la structure on repartit les cellules en deux groupes :

  • Les eucaryotes : cellule constituée d’un cytoplasme renfermant un noyau visible et bien délimité par une enveloppe. Ex. : les cellules humaines… ;
  • Les procaryotes : cellule constituée de protoplasme avec un noyau non apparent et non visible. Ex. : Bactéries…. 

II.  METHODE D'ETUDE DE LA CELLULE

L’étude de la cellule est la cytologie. Les progrès de la cytologie sont allés de pair avec ceux du microscope. Le microscope a permis grâce à l’emploi de plusieurs méthodes d’étudier de façon plus précise la cellule. 

  • Les méthodes d’étude de la morphologie des cellules :

Ces méthodes sont basées sur la microscopie. La microscopie est un ensemble de techniques d’imagerie des objets de petites dimensions. Elle utilise le microscope comme appareil pour rendre possible cette observation. Les microscopes utilisent la déviation d’un flux ondulatoire de particules soit non chargées, les photons, soit chargées électriquement, les électrons, au travers de lentille de manière à former d’un objet à étudier une image agrandie sur un écran. On distingue la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à sonde locale.

  • Préparation des échantillons

Avant l’observation microscopique, les échantillons biologiques doivent être soumis à un traitement pour avoir des préparations figées dans un état le plus voisin que possible de l’état vivant.

En fonction du but recherché, une ou plusieurs techniques complémentaires sont choisies.

➢ Observation sur le vivant 

Des cellules isolées en suspension dans un liquide physiologique sont parfois directement observées au microscope photonique (à fond clair, à fond noir, à contraste de phase).

➢ Préparation de frottis

Des cellules isolées en suspension (cellules sanguines) peuvent être étalées sur une lame de verre, fixées par dessiccation et coloré avant d’être observées au microscope.

➢ Préparations des coupes

La plupart des cellules et des tissus étant trop épais, il faut donc utiliser des techniques pour obtenir des tranches minces ou coupe de l’objet biologique, coupe histologique observable au M.O ou coupe ultra-fine observable au M.E.. Les tissus étant trop mous pour être coupés directement, la préparation des échantillons implique plusieurs étapes qui sont : la fixation (immersion des fragments de l’échantillon dans un mélange de fixateur qui provoque la précipitation ou la congélation), l’inclusion (solidification des tissus fixés et déshydratés c’est-à-dire immersion des fragments d’échantillons dans des bains successifs d’alcool éthylique à 70°, 90°, 100° puis dans un liquide miscible avec le produit d’inclusion), la coupe avec un couteau, le microtome qui permet des coupes fines et enfin coloration.

 ♦ Préparation des répliques

 Cette technique utilise la cryofracture et le cryodécapage pour visualiser l’organisation des membranes. 

♦ Etude de la constitution physico-chimique des cellules : les techniques analytiques

On distingue : 

➢ Les procédés physiques comme la cytophotométrie, la diffraction aux rayons X ;

➢ Les procédés chimiques comme la cytochimie, la cyto enzymologie et l’immunocytochimie.

  • Les méthodes d’extraction ou méthodes biochimiques

Ce sont des méthodes permettant de connaître la nature mais aussi la localisation des constituants biochimiques de la cellule. On distingue :

  • Le fractionnement

Si l’on veut connaître la composition biochimique des organites cellulaires, il faut les isoler les uns des autres. La purification d’organite passe par l’obtention de fractions cellulaires. On parle de techniques de fractionnement cellulaire ou isolement d’organites cellulaire. Le fractionnement cellulaire est réalisé à partir d’un homogénat cellulaire. Le fractionnement cellulaire est basé sur la différence de densité des organites. A partir d’un homogénat cellulaire on peut laisser sédimenter les organites, et observer que leur vitesse de sédimentation est différente car leur densité diffère : les plus denses sédimentent les premiers et les moins denses sédimentent par la suite.

  • Il existe d’autres techniques de séparation beaucoup plus rapide comme la centrifugation ou l’ultracentrifugation différentielle basée sur la différence de vitesse de sédimentation des organites, la chromatographie et l’électrophorèse
  • Les méthodes d’étude du fonctionnement des cellules

Ces méthodes utilisent des molécules marquées par des radios isotopes ou précurseurs radioactifs. Les radios isotopes les plus utilisés sont le tritium 3H, le 14C et le 32P. Ces méthodes utilisent soit des marqueurs soit des traceurs ou des précurseurs.

  •  La microcinématographie et la microphotographie…

C’est la mise en œuvre de toutes ces méthodes et techniques qui ont permis la connaissance sur la cellule et son fonctionnement.