Cellules — structure, types et fonctions des unités de base du vivant

Les cellules sont les unités de base du vivant. En biologie, une cellule est la plus petite unité vivante capable de se maintenir délimitée, d’utiliser de l’énergie, de stocker de l’information génétique et de fabriquer les molécules dont elle a besoin.

C’est pourquoi une cellule est différente d’une molécule, d’une protéine ou d’un organite. Une mitochondrie aide une cellule à fonctionner, mais ce n’est qu’une partie d’un système plus vaste. Une cellule complète coordonne les processus fondamentaux nécessaires à la vie.

Les éléments de base communs à la plupart des cellules

Les cellules peuvent avoir des aspects très différents, mais la plupart partagent quelques caractéristiques essentielles.

Membrane cellulaire

La membrane cellulaire forme la frontière entre la cellule et son environnement. Elle aide à contrôler ce qui entre et ce qui sort, ce qui est important car les cellules doivent maintenir leurs conditions internes dans une plage compatible avec la vie.

Cytoplasme

Le cytoplasme est la région interne où se déroulent de nombreuses réactions. Il comprend le liquide à l’intérieur de la cellule ainsi que les structures en suspension dans ce liquide.

Matériel génétique

Les cellules ont besoin d’une information génétique pour se maintenir et, lorsque les conditions le permettent, produire de nouvelles cellules. Chez les êtres cellulaires, cette information est stockée dans l’ADN, même si son organisation varie selon les types de cellules.

Ribosomes

Les ribosomes fabriquent les protéines. Comme les protéines assurent une grande partie du travail structural et chimique de la cellule, les ribosomes font partie des éléments les plus importants communs aux différents types cellulaires.

Les deux grands types de cellules

L’une des premières distinctions les plus utiles est celle entre les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes.

Cellules procaryotes

Les cellules procaryotes, qui comprennent les bactéries et les archées, n’ont pas de noyau. Leur ADN n’est pas enfermé dans un compartiment entouré d’une membrane, et elles ne possèdent pas le même ensemble d’organites délimités par une membrane que l’on observe dans les cellules végétales et animales typiques.

Cela ne signifie pas qu’elles sont désorganisées. Elles régulent tout de même les transports, fabriquent des protéines, utilisent de l’énergie et réagissent à leur environnement.

Cellules eucaryotes

Les cellules eucaryotes possèdent un noyau et de nombreux organites entourés d’une membrane. Les animaux, les plantes, les champignons et les protistes sont constitués de cellules eucaryotes.

Cette compartimentation interne permet à différentes fonctions de se dérouler dans des endroits distincts. Par exemple, le noyau stocke la majeure partie de l’ADN, les mitochondries réalisent des étapes majeures de la respiration cellulaire et, chez les plantes et de nombreuses algues, les chloroplastes assurent la photosynthèse.

Pourquoi la structure cellulaire correspond à la fonction cellulaire

Toutes les cellules ne sont pas construites de la même manière. Leur structure dépend de leur rôle.

Un neurone possède de longues extensions pour transmettre des signaux. Une cellule musculaire est spécialisée dans la contraction. De nombreuses cellules des feuilles contiennent des chloroplastes parce qu’ils aident à capter l’énergie lumineuse. L’idée essentielle est simple : la structure cellulaire soutient la fonction cellulaire.

Exemple guidé : cellule de feuille vs cellule de racine

Une cellule de feuille et une cellule de racine appartiennent toutes deux à la même plante, mais elles n’assurent pas les mêmes fonctions.

Une cellule de feuille typique proche de la surface est exposée à la lumière, donc beaucoup de ces cellules contiennent des chloroplastes pour la photosynthèse. Une cellule de racine se trouve généralement sous terre et ne reçoit pas assez de lumière pour la photosynthèse, donc elle ne possède généralement pas de chloroplastes.

Les deux cellules ont tout de même une membrane cellulaire, du cytoplasme, des ribosomes et généralement un noyau, car elles doivent toutes deux réguler les transports, fabriquer des protéines et contrôler l’activité cellulaire. La différence n’est pas due au hasard. Elle reflète ce que chaque cellule doit faire.

C’est la manière la plus utile d’étudier les cellules : partir de la fonction, puis se demander quelles structures la rendent possible.

Erreurs fréquentes des élèves à propos des cellules

Penser que toutes les cellules ont les mêmes éléments

C’est trop général. De nombreuses caractéristiques sont communes, mais toutes les cellules n’ont pas les mêmes organites ni la même forme. Les globules rouges matures des mammifères, par exemple, sont particuliers parce qu’ils n’ont pas de noyau.

Assimiler « cellule » à « cellule animale »

De nombreux schémas d’introduction montrent une cellule animale, mais les cellules comprennent aussi les cellules bactériennes, végétales, fongiques et de nombreux types de cellules protistes. Le schéma classique de cellule animale n’est qu’un exemple parmi d’autres.

Supposer que les organismes plus grands ont des cellules plus grandes

En général, les grands organismes ont surtout davantage de cellules, et non des cellules beaucoup plus grandes. La taille des cellules est limitée par des contraintes pratiques, comme l’efficacité avec laquelle les substances peuvent traverser la membrane.

Considérer les organites comme des êtres vivants séparés

Les organites ont des fonctions importantes, mais en biologie classique, ce sont des parties de la cellule, pas des cellules complètes à eux seuls.

Où l’idée de cellule apparaît en biologie

Le concept de cellule apparaît dans presque toute la biologie. Il aide à expliquer la croissance, la reproduction, la génétique, les maladies, la spécialisation des tissus et la manière dont les organismes échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement.

Il rend aussi les sujets étudiés ensuite plus faciles à comprendre. Les organites cellulaires ont plus de sens une fois que l’on sait quelles fonctions les cellules doivent assurer, et cellule végétale vs cellule animale devient plus clair une fois que l’on comprend que différentes cellules sont spécialisées pour différents rôles.

Essayez une question similaire

Choisissez un type de cellule, comme une bactérie, une cellule de feuille ou une cellule musculaire, et répondez à deux questions : quelle est sa fonction principale, et quelles structures l’aident à l’assurer ? Si vous pouvez relier structure et fonction sans vous appuyer sur une image apprise par cœur, c’est que le concept commence à devenir clair.

Pour une étape suivante très liée, comparez cela avec cell organelles, cell membrane ou plant cell vs animal cell.