Les deux grands types d’organismes cellulaires, procaryotes et
eucaryotes, ont un ancêtre commun unicellulaire appelé proto-cellule ou progénote qui
est un organisme procaryote.
Les procaryotes sont identifiés aux bactéries : la
plupart vivent comme des organismes monocellulaires mais certaines bactéries
s’associent en chaînette. Les procaryotes ont leur ADN dans le cytoplasme de la
cellule.
Les eucaryotes (ou « noyau-vrai ») possèdent un
noyau, compartiment séparé du reste du contenu cellulaire, qui contient l’ADN.
Attention les virus, ou acaryotes, sont des éléments
(et non des cellules) qui ne possèdent ni de noyaux ni de cytoplasme et ne
peuvent se reproduire qu’en parasitant une cellule hôte en détournant la
machinerie cellulaire.
I) Les cellules procaryotes
Les cellules procaryotes sont divisées en deux types cellulaires :
- Les archéobactéries qui prennent en compte les cellules méthanogènes, les cellules halophiles et les cellules thermoacidophiles. Les archéobactéries sont les premières à coloniser les roches nues car elles survivent avec le minimum de ressources.
- Les eubactéries (ou
« vraie-bactérie ») sont les plus proches des bactéries actuelles. Elles
prennent en compte les bactéries contemporaines, les mycoplasmes et les
cyanobactéries.
Le procaryote classique est Escherichia-coli (ou E-coli), qui est
une bactérie habitant dans la flore intestinale humaine grâce à une paroi
cellulaire rigide.
Les bactéries se distinguent de part leurs parois cellulaires mise
en évidence par la coloration de Gram. On trouve des bactéries « gram + » et
des bactéries « gram – » :
- Les bactéries
gram + retiennent le colorant, coloration violette. Leurs parois
possèdent une couche unique de peptidoglycane qui repose sur la membrane
plasmique, les deux constituent la paroi cellulaire. On pourra prendre
comme exemple les staphylocoques.
- Les bactéries
gram – sont beaucoup plus perméables au colorant, coloration
rose. Leurs parois sont constituées d’une couche fine de peptidoglycanes
qui repose sur la membrane plasmique entourée par une membrane externe :
il y a donc trois couches. L’exemple le plus pertinent sera Escherichia-coli.
Les cellules procaryotes contiennent un compartiment unique, le
cytoplasme, contenant un chromosome ou une molécule d’ADN unique qui est le
plus souvent circulaire et que l’on appelle le nucléoïde.
Les bactéries se répliquent rapidement par division cellulaire
ou scissiparité. Elles peuvent être pathogènes ou non pathogènes.
II) Les cellules eucaryotes
1) Caractéristiques générales des cellules eucaryotes
Les eucaryotes correspondent aux organismes multicellulaires
(animaux, plantes, champignons) ainsi qu’à quelques eucaryotes unicellulaires.
Le modèle eucaryote est un vers appelé Caenorhabditis Elegans qui
a les mêmes mécanismes moléculaires et biochimiques que l’ensemble des
organismes multicellulaires tout en étant facilement étudiable car il possède
un nombre limité de cellules (131 cellules).
Les eucaryotes monocellulaires correspondent aux protistes qui
sont de deux types : animal les protozoaires et végétal les protophytes.
Le modèle protistes est la levure ou Saccharomyces Cerevisae qui
est un champignon à paroi cellulaire rigide qui absorbe des sucres pour
sécréter de l’alcool et du CO2.
Les cellules végétales sont le sommet de l’évolution végétale :
elles sont capables de synthétiser toutes substances organiques à partir de
matière inorganique et de lumière (cf. cours de biologie végétale,
chapitrephotosynthèse). Elles contiennent des chloroplastes présentant
des vacuoles volumineuses limitées par une double membrane qui correspondent à
des saccules empilées les unes sur les autres appelées thylakoïde,
où se réalisent la photosynthèse et donc qui contiennent de la chlorophylle.
Les chloroplastes, comme les mitochondries, peuvent se reproduire et possèdent
leurs propres ADN.
2) Organisation des cellules eucaryotes
Comme dit précédemment, les cellules eucaryotes sont délimitées par
une membrane (animaux) ou paroi (végétaux) et possèdent un noyau qui est
l’organite contenant le génome de l’individu.
Dans la cellule eucaryote il existe également des organites qui
font soit parti du système endo-membranaire, soit parti des organites clos
(peroxysomes, mitochondries et chloroplastes).
Le système endo-membranaire correspond à
l’ensemble des saccules limité par des membranes simples en communication
permanente les unes avec les autres, et avec la membrane plasmique grâce à des
vésicules (réticulum-endoplasmiques, enveloppe nucléaire, appareils de Golgi,
lysosomes et endosomes). Ils consomment tous de l’énergie.
Les organites clos sont les principaux
transformateurs énergétiques de la cellule, ils permettent la formation
d’énergie.
D’autre part le cytosquelette permet le maintien
de la morphologie cellulaire, la position des organites dans la cellule et le
transport de différents composants cytoplasmiques.
Parmi eux on trouve les microfilaments d’actine, les microtubules
et les filaments intermédiaires de cytokératine.
3) Homéostasie
« Le milieu dans lequel baignent la plupart des cellules de
l’organisme eucaryote multicellulaire est la portion interstitielle du liquide
extracellulaire. Le fonctionnement normal des cellules dépend de la constance
de ce liquide et il n’est donc pas étonnant que chez les eucaryotes multicellulaires,
de multiples mécanismes régulateurs se soient développés pour en maintenir les
conditions. L’homéostasie décrit les différents arrangements
physiologiques qui permettent de rétablir l’état normal après une
perturbation. » (Physiologie médicale de William Ganong, publié par De
Boeck Université).
III) Les caractères distinctifs entre procaryote et eucaryote
1) Les procaryotes
Les cellules procaryotes ne possèdent pas de noyaux et possèdent un
ADN circulaire ou linéaire, situé dans le cytoplasme et haploïde à l’état
végétatif. De cette manière la réplication, la transcription et la traduction
de l’ADN se fait directement dans le cytoplasme.
Les procaryotes n’ont pas de cloisonnement cytoplasmique et leurs
membranes ne possèdent pas de stérols mais elles sont doublées d’une couche de
peptidoglycane formant la paroi cellulaire (cf. plus haut dans le cours).
La substance fondamentale du cytoplasme est appelé le cytosol qui
est rigide chez les procaryotes, avec une absence de flux (ni exocytose, ni endocytose).
Les procaryotes ne possèdent ni organites ni cytosquelette.
2) Les eucaryotes
Les cellules eucaryotes possèdent un noyau qui est l’organite le
plus volumineux et qui est délimité par une double membrane appelée enveloppe
nucléaire. Dans le noyau se réalise la réplication et la transcription de l’ADN
; la traduction se fait dans le cytoplasme de la cellule.
Les eucaryotes ont des cloisonnements cytoplasmiques permettant la
formation des organites (noyau réticulum endoplasmique, appareil de golgi, lysosomes,
peroxysomes et vésicules), ces organites nagent dans le cytosol qui chez les
eucaryotes est fluide avec présence de flux grâce au cytosquelette (cf.
suite du cours). Les membranes plasmiques ne sont pas doublées d’une paroi
pour les animaux, mais doublées pour les végétaux (paroi pecto-cellulosique)
et pour les champignons (paroi polysaccharidique) ; dans tous les cas il
y a absence de peptidoglycane mais présence de stérols.