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L'anatomie cellulaire

Quel que soit l'organisme auquel elles appartiennent, les cellules sont formées de pièces qui remplissent des fonctions spécialisées tout comme les organes d'un être complexe, c'est pourquoi on les appelle organites cellulaires. L'étude anatomique des cellules faite à l'échelle la plus fine, grâce en particulier au microscope électronique, révèle que les organites ont une structure caractéristique qui est en quelque sorte leur « photo d'identité ». Les analyses biochimiques et biophysiques révèlent la nature des molécules qui composent les organites et, pour nombre d'entre eux, on connaît la disposition spatiale de leurs molécules, c'est-à-dire leur architecture moléculaire.

Au centre de la cellule existe une région où est rassemblée sa « mémoire » opérationnelle : c'est le noyau qui est entouré par le cytoplasme. Chez les bactéries et les cyanobactéries, aucune compartimentation ne sépare le matériel nucléaire (nucléoïde) et le cytoplasme : ces organismes sont les procaryotes. Chez les animaux et les végétaux, une enveloppe nucléaire sépare le noyau du cytoplasme ; ces organismes dont les cellules ont un noyau individualisé sont les eucaryotes.

Noyau cellulaire

Vidéo : Noyau cellulaire

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Cytoplasme cellulaire

Vidéo : Cytoplasme cellulaire

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Cellule eucaryote

Vidéo : Cellule eucaryote

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Cellules procaryotes : bactéries et cyanobactéries

Une bactérie comme le colibacille (Escherichia coli) est une cellule qui a la forme d'un bâtonnet cylindrique aux extrémités arrondies ; elle mesure 2,5 μm de long et 0,8 μm de diamètre (fig. 1a).

Cellules procaryotes : anatomie

Diaporama : Cellules procaryotes : anatomie

Anatomie de cellules procaryotes : en a, organisation générale d'un colibacille ; en b, coupe mince de colibacille « Escherichia coli » (mp = membrane plasmique, N = nucléoïde, pa = paroi, ri = ribosomes), micrographie électronique E. Kellenger et A. Ryter ; en c, organisation... 

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Cette cellule est enfermée à l'intérieur d'une enveloppe rigide ou paroi formée par l'association complexe de polypeptides, de polysaccharides et de lipides qui ont été synthétisés par le microbe lui-même. La paroi de 10 nm impose sa forme à la bactérie, elle représente donc un renforcement extérieur à la cellule, en dessous duquel la périphérie cellulaire est délimitée par une couche continue de 7,5 nm d'épaisseur qui est sa membrane plasmique. Cette membrane sépare l'intérieur de la cellule du milieu extracellulaire : c'est la surface cellulaire, constituée d'un assemblage de protéines et de lipides, qui contrôle les échanges entre la bactérie et le milieu où elle vit, que ce soit le contenu de l'intestin humain ou des milieux d'eau douce variés. Quant au cytoplasme, c'est un milieu visqueux riche en protéines, le cytosol, dans lequel baignent plus de 10 000 particules de 25 nm de diamètre, les ribosomes. Formées d'acides ribonucléiques, les ARN ribosomiques (ARNr), associés à des protéines, les ribosomes sont les organites cytoplasmiques qui synthétisent les chaînes polypeptidiques des protéines.

Le nucléoïde qui occupe la région centrale de la cellule est un filament de 2 nm de diamètre et de 1,2 mm de long ; refermé sur lui-même et reployé de nombreuses fois (fig. 1b). C'est une molécule circulaire d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui forme le chromosome bactérien parce qu'il est porteur de l'identité de l'espèce, codée dans la structure de la molécule. Celle-ci est donc qualifiée d'informationnelle.

Le chromosome n'est pas le seul organite porteur d'information. Il existe en effet dans le cytoplasme colibacillaire de petites molécules d'ADN circulaire de quelques microns de circonférence, que l'on appelle plasmides. Les plasmides étant en général tous identiques, l'information extrachromosomique qu'ils portent est donc présente en plusieurs exemplaires dans la cellule, alors que l'information chromosomique n'est représentée qu'à un seul exemplaire en dehors des périodes de réplication de cette molécule, qui permettront à la cellule de colibacille de pouvoir se dédoubler, autrement dit se reproduire.

Pour croître et se multiplier, le colibacille doit puiser dans le milieu qui l'environne des sels minéraux et des molécules organiques comme le glucose ; ces molécules lui servent à la fois de matériaux de construction et de source d'énergie. De tels organismes qui ont besoin de molécules organiques comme source de carbone sont dits hétérotrophes. D'autres bactéries synthétisent leurs molécules organiques à partir du gaz carbonique et de l'azote, l'énergie nécessaire à ces synthèses étant fournie par la lumière selon un mécanisme complexe qui est la photosynthèse. Ces organismes qui n'ont pas besoin de molécules organiques comme source de carbone sont dits autotrophes. Les bactéries photosynthétiques possèdent des organites cytoplasmiques originaux, responsables de leur caractère autotrophe : il s'agit de membranes de 6 nm d'épaisseur qui délimitent des cavités closes : les thylakoïdes. Selon les espèces, les thylakoïdes forment des vésicules de 50 nm de diamètre ou des sacs aplatis. La membrane des thylakoïdes est constituée de lipides et de protéines différents de ceux de la membrane plasmique et, de plus, elle renferme des pigments dont une variété de chlorophylle, qui captent l'énergie lumineuse ; ce type de membrane isole du cytosol un compartiment qui est l'espace intrathylakoïde.

Une cyanobactérie comme l'oscillaire (fig. 1c) est un organisme photosynthétique pluricellulaire qui vit dans l'eau des mares ; c'est un filament cylindrique de 4 μm de diamètre et de plusieurs centaines de microns de longueur qui est constitué de cellules identiques placées bout à bout. Chaque cellule, limitée par une membrane plasmique, est enfermée dans une paroi comparable à celle du colibacille et, en outre, la surface latérale de la paroi est recouverte extérieurement d'une couche de mucilage de 50 nm d'épaisseur. Ce mucilage est riche en polysaccharides qui, comme les constituants de la paroi, sont synthétisés par la cellule. Des thylakoïdes à disposition concentrique sont situés à la périphérie du cytoplasme. Leur membrane renferme de la chlorophylle et d'autres pigments qui donnent aux cellules une couleur bleue, d'où le nom d'algue bleue qui était donné à ces organismes (aujourd'hui le terme algue est réservé à des végétaux eucaryotes).

Les ribosomes des cellules d'oscillaire sont situés entre les thylakoïdes périphériques et le nucléoïde central, nucléoïde formé d'un chromosome sans doute circulaire et de 3 μm de circonférence. Le cytosol renferme des plasmides et des inclusions qui sont des réserves intracellulaires de nature chimique variée : gouttelettes de lipides, corps protéiques.

Cellules eucaryotes animales et végétales

Cellule animale

Les fibroblastes humains sont les cellules spécifiques du tissu conjonctif comme le derme de la peau, le chorion du tube digestif, les tendons ou la paroi des veines et des artères ; ce sont des cellules isolées qui baignent dans le milieu extracellulaire contenant de nombreuses fibres protéiques de [...]

Cellule animale : anatomie

Dessin : Cellule animale : anatomie

Anatomie d'une cellule animale : schéma de l'organisation générale d'un fibroblaste. 

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Noyau cellulaire

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Cytoplasme cellulaire

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Cellule eucaryote

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Cellules procaryotes : anatomie

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  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Pierre FAVARD, « CELLULE - L'organisation », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cellule-l-organisation/