تفضلوا درس 2 بيولوجيا خلوية
CHAPITRE II : ETUDE DE LA CELLULE EUCARYOTE ET DE LA
CELLULE PROCARYOTE
INTRODUCTION
La cellule (en latin cellula signifie petite chambre) est l'unité structurale, fonctionnelle et
reproductrice constituant tout ou partie d'un être vivant. Chaque cellule est un être vivant à
part entière. Les cellules proviennent de 3 lignées embryologiques distinctes : endoderme,
mésoderme et ectoderme et plusieurs centaines de types de cellules existent à l'état adulte
(environ 220 pour l'homme). On estime qu'il y a 3 x 1013 cellules dans le corps humain,
subdivisés en 220 types différents, propres à autant de tissus. En effet, chaque type de
cellule est propre au tissu dont il fait partie. Cette parenté est indiquée par les protéines qui
couvrent la cellule.
Toutes les cellules contiennent certains composants fondamentaux communs, ce sont
des éléments universel qui marquent leur présence dans import quel organisme :
• Le (génome), information génétique qui contient l'information permettant de coder les
autres composants.
• Les ribosomes, organites qui traduisent l’ARN en protéines.
• Le cytosol ou hyaloplasme renfermant les protéines, enzymatiques ou constitutives.
• La membrane plasmique, qui isole la cellule de son environnement, agis comme un filtre
ou un système de communication avec l'extérieur.
Les cellules ont également en commun certaines capacités tel que :
• La reproduction cellulaire, par division de la cellule.
• Le métabolisme cellulaire, utilisant de la matière brute, pour convertir de l'énergie en
énergie cellulaire (ATP).
• La synthèse des protéines, par la transcription de l'ADN en ARN puis par la traduction
par les ribosomes de l'ARN en protéine.
Au-delà de ces ressemblances, les cellules ne sont pas construites sur le même schéma,
elles ont des architectures très différentes les unes des autres.
Ies biologistes distinguent deux types fondamentaux de cellules selon qu'elles possèdent
ou non un noyau :
Les procaryotes dont l'ADN est libre dans le cytoplasme (les bactéries, par
exemple). Les procaryotes sont des cellules plus primitives, qui sont apparues en
premier au cours de l'évolution, il y a3,5 milliards d’années. Ce groupe se
subdivise en deux autres : celui des eubactéries et celui des archéobactéries.
Les eucaryotes qui ont une organisation complexe (les animaux et les végétaux),
renfermant de nombreux organites et dont l’ADN est enfoui dans le noyau entouré
d'une membrane nucléaire.
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I- Les cellules Eucaryotes :
Les Eucaryotes sont les cellules qui constituent tout l'environnement que nous voyons, les
plantes, les animaux et champignons ainsi que diverses espèces unicellulaires tels que les
amibes ou les paramécies. Ils sont caractérisés par la présence d'organites, sortes d'organes
intracellulaires. Parmi eux, un organite est toujours présent : le noyau, qui contient
l'information génétique de la cellule. Il est d'ailleurs à l'origine du nom de ce type (eucaryote
= vrai noyau en latin). La structure génétique de ces cellules est constituée de plusieurs brins
linéaires d'ADN (les chromosomes) et par des gènes en "mosaïque", c'est à dire que les zones
codantes du gène sont découpées en morceaux qui sont séparés par des zones non codantes.
Les originalités des eucaryotes ne se limitent pas à des considérations génétiques. Celles-ci
sont souvent de grande taille, ce qui les fragilise et diminue leur surface d'échange avec le
milieu extérieur. Mais surtout, elles vont développer un cytosquelette, sorte de charpente
intracellulaire mobile qui va permettre à la fois de se rigidifier (et de compenser leur fragilité)
et de se déformer de façon contrôlée, phénomène qui est à l'origine du mouvement des
animaux, mais aussi des cellules phagocytaires et qui est donc directement responsable de la
grande variété des formes animales qui existent.
Caractéristiques Eucaryotes :
• Le cytoplasme des eucaryotes n'est pas aussi granulaire que celui des procaryotes,
puisque la majeure partie de ses ribosomes sont rattachés au réticulum endoplasmique.
• La membrane plasmique ressemble, dans sa fonction, à celle des procaryotes, avec
quelques différences mineures dans sa configuration. C'est une membrane à perméabilité
sélective, siège des échanges entre le milieu interne et le milieu externe de la cellule.
Dans cette structure on trouve une double couche phospholipidique, au-dessus de laquelle
se trouvent des protéines périphériques et dans laquelle sont enchâssées des protéines dites
« intégrées ».
• La paroi cellulosique, quand elle existe (végétaux), est composée de polysaccharides,
principalement la cellulose.
• L'ADN des eucaryotes est organisé en une ou plusieurs molécules linéaires. Ces
molécules se condensent en s'enroulant autour d'histones lors de la division cellulaire.
Tous les chromosomes (ADN) sont stockés dans le noyau, séparés du cytoplasme par une
membrane. Les eucaryotes ne possèdent pas de plasmides : seuls quelques organites
peuvent les contenir (mitochondrie et chloroplastes).
• Le noyau des eucaryotes est une structure sphérique ou ovoïde renfermant les chromosomes
observé dans presque toutes les cellules dont il est un des éléments essentiels. Alors que chez
les procaryotes
les chromosomes, bien que regroupés, ne sont pas séparés du cytoplasme, chez les eucaryotes,
la présence d'une membrane nucléaires les isole du reste de la cellule.
• Nucléole petit corps sphérique du noyau cellulaire des cellules eucaryotes contenant les
acides nucléiques (ARN) et des protéine et qui est le lieu de la synthèse de l'ARN ribosomale.
Le nucléole entoure une région du noyau où se situent un ou plusieurs chromosomes dans
lesquels se trouvent des copies répétées de l'ADN codant l'ARN ribosomal.
• Chromatine, substance basophile présente dans le noyau cellulaire au repos sous la forme
d'un feutrage très fin de fibres tortueuses enchevêtrées qui se condense en chromosomes lors
de la division cellulaire.
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• Certaines cellules eucaryotes peuvent devenir mobiles, en utilisant un cil ou un flagelle
(spermatozoïde par exemple). Leur flagelle est plus évolué que celui des procaryotes.
Les eucaryotes contiennent plusieurs organites. Ce sont des compartiments cellulaires
baignant dans le hyaloplasme. Ils sont délimités par une membrane plasmique (simple ou
double) et possèdent des fonctions spécifiques.
• Le réticulum endoplasmique (RE) est une extension de la membrane du noyau. Il est
divisé en RE lisse (REL) et RE rugueux (RER), en fonction de son apparence au
microscope. Il est formé de feuillets ou de tubules. Il contient des récepteurs permettant de
lier les ribosomes impliqués dans la traduction de l'ARN messager pour la sécrétion des
protéines et notamment de la majorité des protéines transmembranaires. Il est aussi le site
de la synthèse lipidique. Du RE, les protéines sont transportées vers l'appareil de Golgi
grâce à des vésicules.
• L'appareil de Golgi, il a pour équivalent «le dictyosome» chez les plantes et le «corps
parabasal» chez les flagellés) l'appareil de Golgi est un empilement de vésicules
membranaires où s'opère la glycosylation (ajout de chaînes glucidiques complexes) et
l'encapsulation des protéines sécrétées.
• Les mitochondries jouent un rôle important dans le métabolisme de la cellule. Elles
contiennent leur propre petite partie d'ADN (l'ADN mitochondrial). C'est là que se
déroulent la respiration cellulaire et la fabrication de l'énergie, l'ATP (Adénosine Tri
Phosphate). Cette énergie est indispensable aux réactions métaboliques.
• Le cytosquelette permet à la cellule de conserver sa forme et à se mouvoir. Il est
également important lors de la division cellulaire, et dans le système de transport
intracellulaire.
• Les chloroplastes sont présents dans les plantes et les algues (organismes
photosynthétiques). Ils convertissent l'énergie lumineuse du Soleil en énergie chimique
utilisée pour fabriquer des sucres à partir de dioxyde de carbone (phase sombre de la
photosynthèse). Ils contiennent également de l'ADN. Ils sont dérivés de cyanobactéries
qui sont devenues symbiotiques.
• Lysosomes ou Peroxysomes, organites intracellulaires qui, renfermant des enzymes
hydrolytiques, sont responsables de la lyse cellulaire c'est à dire la dissolution d'éléments
organiques (tissus, cellules, micro-organismes) sous l'action d'agents physiques,
chimiques ou enzymatiques.
• De nombreuses cellules animales comportent à un de leurs pôles une paire de centrioles
(diplosome). Ce sont des corpuscules cylindriques formés de tubules groupés par trois.
Généralement situés près du noyau, ils constituent avec le cytoplasme environnant le
centrosome et jouent un rôle essentiel lors de la division cellulaire. Ainsi ils forment les
pôles qui permettront la division cellulaire ; en général absent chez les plantes.
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• Vacuoles, enclaves inertes, parfois limitée par une membrane, présente à l'état
physiologique ou pathologique dans le cytoplasme d'une cellule ou d'un organisme
unicellulaire (bactérie, hématozoaire) et pouvant contenir des substances diverses.
II- Les Procaryotes :
Par opposition, les procaryotes sont les cellules sans noyau. Ces cellules sont de petites tailles
et sans organites intracellulaires. Leur matériel est constitué d'un unique chromosome
circulaire et de divers morceaux d'ADN également circulaires mais beaucoup plus petit, les
plasmides. En effet, alors que le chromosome se duplique de façon synchronisée avec la
division cellulaire, les plasmides se répliquent de façon indépendante et sont répartis au
hasard entre les deux cellules filles lors d'une division. De plus, certains plasmides ont la
capacité de s'intégrer provisoirement au chromosome. Enfin, ces cellules ne contiennent pas
de cytosquelette. Elles sont en général rigidifiées par un revêtement externe et sont
indéformables sauf chez les plus petites espèces (les mycoplasmes). La structure des gènes
diffère également de ceux des eucaryotes, chez les procaryotes, ils sont continus et plusieurs
d'entre eux sont regroupés au sein d'un même ensemble fonctionnel, l'opéron.
Caractéristiques Procaryotes
• Le cytoplasme des procaryotes (le contenu de la cellule) est diffus et granulaire, du fait
des ribosomes (complexe macromoléculaire responsable de la synthèse des protéines).
• La membrane plasmique constituée par une bicouche lipidique dépourvue de cholestérol.
Cette membrane isole l'intérieur de la cellule de son environnement, et sert de filtre et de
porte de communication.
• Il y a souvent une paroi cellulaire résistante. Elle est formée chez les eubactéries de
peptidoglycane un complexe de lipides, de polysaccharides et de polypeptides, et joue le
rôle de barrière supplémentaire contre les forces extérieures. Elle empêche également la
cellule d'éclater sous la pression osmotique dans un environnement hypotonique.
• Le chromosome des procaryotes se compose d'une molécule circulaire super enroulée
occupe le centre de la bactérie. Cet emplacement porte le nom de nucléoide. Il n’est pas
séparé du cytoplasme par une enveloppe.
Les procaryotes peuvent posséder un ADN extra-chromosomal, organisé en molécules
circulaires appelées plasmides. Ils peuvent avoir des fonctions supplémentaires, telles que
la résistance aux antibiotiques.
• Certains procaryotes ont un flagelle leur permettant de se déplacer activement, plutôt que
de dériver passivement.
III- Types de bactérie :
En fonction de la coloration de Gram (solution de violet de gentiane et une solution de Lugol),
on distingue deux types de bactéries.
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-Les bactéries gram négatif qui ont des parois très riches en lipides.
-Les bactéries gram positif qui possèdent des parois pauvres en lipides
A- Eubactéries et Archéobactéries :
Pendant longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la découverte en 1977 d'un
type cellulaire nouveau grâce aux travaux de biologie moléculaire de Carl Woese (professeur
à l'Université de l'Illinois à Urbana, États-Unis) et George Fox, de toute évidence procaryote,
mais qui ne sont pas des bactéries. Les bactéries ont donc été renommées eubactéries (vraies
bactéries) et ce nouveau type cellulaire archéobactérie. Ces dernières partagent avec les
eubactéries la possession d'un chromosome circulaire unique et l'absence de cytosquelette.
Mais elles comportent aussi des caractères eucaryotes tels que les gènes en mosaïque et une
structure génétique semblable. Ces caractéristiques intermédiaires les ont fait considérer
comme les ancêtres des deux groupes. Toutefois, elles disposent de particularités originales,
leur membrane notamment est constituée de lipides retrouvés nulle part ailleurs dans le monde
vivant. La principale caractéristique des archéobactéries, à l'origine de leur popularité, est leur
capacité à survivre dans les milieux extrêmes : eaux très acides (pH < 1) ou très salées (mer
morte) ou très chaude (> 120C°) ou très froides (< 0C°), bien que la plupart d'entre elles
vivent dans des milieux plus cléments.
1- Les mycoplasmes :
Les mycoplasmes sont des bactéries naines, d’un diamètre de 100 à 400 μm, non visibles au
microscope optique. Les mycoplasmes ou PPLO (Pleuropneumonie- like organisme) sont des
bactéries pathogènes de l’appareil respiratoire humain. C’est les cellules les plus simples
actuellement connues. Elles sont entourées par une paroi externe réduite, souple qui confère à
ces cellules une forme aléatoire sans rigidité. La membrane des mycoplasmes contient une
quantité notable de cholestérol, absent chez les autres procaryotes bactériens. Ils sont
largement répandus dans la nature, chez l'animal, les insectes et les plantes. Chez l'homme, la
plupart des espèces qu'on isole sont commensales ou occasionnellement pathogènes. On ne
rencontre chez l'homme que les genres Mycoplasma et Ureaplasma, qui sont isolés de deux
sites principaux :
*Appareil respiratoire : on y trouve Mycoplasma pneumoniae, qui n'est pas un commensal,
ainsi que Mycoplasma orale et Mycoplasma salivarium.
*Voies génitales : on y rencontre Ureaplasma et Mycoplasma genitalium, Mycoplasma
hominis et Mycoplasma fermentans.
2- Cyanophycées :
Les cyanophycées sont des êtres vivants photosynthétiques unicellulaires vivant en colonies.
Elles possèdent un cytoplasme pourvu d’un appareil chlorophyllien qui se compose de
lamelles membranaires, analogues aux thylakoides des chloroplastes. Ces membranes sont
associées à un pigment photosynthétique sensible à la lumière, la phycocyanine, qui rend ces
cellules aptes à une vie autotrophe.
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IV- Comparaison des Archaea avec celles des Bactéries et des Eucaryotes :
Les Archaea sont similaires aux bactéries pour beaucoup d’aspects de la structure cellulaire et
du métabolisme. Cependant, les mécanismes et les protéines impliquées dans les processus de
réplication, de transcription et de traduction présente des traits similaires à ceux rencontrés
chez les eucaryotes. Les particularités des archées par rapport aux deux autres domaines du
vivant (Bactéries et Eucaryotes) sont les suivantes :
• la structure et la chimie des parois cellulaires, atypiques (absence de peptidoglycane).
• la structure lipidique de leur membrane : les lipides des archéobactéries consistent en de
longues chaînes d'alcool isopréniques attachées au glycérol par des liaisons éther, alors
que les autres organismes fabriquent les lipides de leurs membranes en assemblant deux
chaînes d'acides gras avec une molécule de glycérol par l'intermédiaire d'une liaison ester
• la présence d'ARN polymérases inhabituelles, beaucoup plus complexes que les ARN
polymérases des bactéries, et étonnamment proches de celles des eucaryotes.
• un chromosome circulaire de type bactérien mais comportant des gènes en mosaïque
similaires à ceux des eucaryotes.
• les protéines intervenant dans les processus de réplication et de réparation de l’ADN
ressemblent à celles rencontrées chez les eucaryotes.
Comparaison entre la cellule Eucaryote et Procaryote
Principales différences entre les cellules procaryotes et eucaryotes
Procaryotes Eucaryotes
Organismes
typiques bactéries protistes, champignons, plantes, animaux
Taille typique ~ 1-10 μm ~ 10-100 μm
Type de noyau nucléoïde; pas de véritable noyau vrai noyau avec double membrane
ADN circulaire molécules linéaires (chromosomes) avec des
protéines histone
ARN/ synthèse des
protéines couplé au cytoplasme synthèse d'ARN dans le noyau
synthèse de protéines dans le cytoplasme
Ribosomes 23S+16S+5S 28S+18S+5,8S+5S
Structure
cytoplasmique très peu de structures très structuré par des membranes intra
cellulaires et un cytosquelette
Mouvement de la
cellule flagelle fait de flagelline flagelle et cils fait de tubuline
Métabolisme anaérobie ou aérobie habituellement aérobie
Mitochondries aucune de une à plusieurs douzaines
Chloroplastes aucun dans les algues et les plantes
Organisation habituellement des cellules isolées cellules isolées, colonies, organismes évolués
avec des cellules spécialisées
Division de la cellule division simple Mitose (réplication de la cellule)
Méiose (formation de gamètes)
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Comparaison entre la cellule animale et végétale
CELLULE VEGETALE CELLULE ANIMALE
Présence d’une paroi pecto-cellulosique Absence de la paroi pecto-cellulosique
Présence de vacuoles de grande taille Présence de vacuoles de petite taille
Présence de chloroplastes Absence de chloroplastes
Présence de peroxysome Présence de lysosomes et peroxysome
Absence du complexe centriolaire Présence du complexe centriolaire
La composition chimique des cellules
Composants Pourcentage de
la masse totale
Eau 70%
Protéines 18%
Lipides 5%
ADN 0,25%
ARN 1,1%
Polyosides 2%
Molécules simples (acides aminés, acides gras, glucose) 3%
Ions minéraux 1%
V- La dimension des cellules :
Sous le terme de « cellule », les biologistes regroupent deux types de cellules tout à fait
différents les uns des autres :
- les cellules Procaryotes qui furent les premières à apparaître sur terre, il y a
environ 3,5 milliards d’années.
- Les cellules Eucaryotes, qui apparurent 02 milliards d’années plus tard.
La taille et la forme de ces cellules sont d’une variabilité extrême. Les plus petites, sont les
mycoplasmes. Ces cellules procaryotes ont un diamètre de 100nm. Ce sont des microorganismes
unicellulaires à action pathogène pour le système respiratoire (Pleuropneumonie).
Les bactéries ont des diamètres supérieurs à 500nm et peuvent, lorsqu’elles sont
filamenteuses, atteindre des longueurs de l’ordre de 20 μm.
Chez les protozoaires, les euglènes ont un diamètre de 120μm, les amibes, en particulier
Amoeba proteus, ont une longueur de 1mm.
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Chez les mammifères, le diamètre de la plupart des cellules est compris entre quelques
microns et quelque dizaine de microns (hématies, 07 μm, leucocytes humains, de 10 à 20μm,
cellules épithéliales, 20μm).
Chez les oiseaux, certaines cellules sont particulièrement grandes (oeuf d’autruche : 4 à 6 cm,
cellules nerveuses motrices chez la girafe dont l’axone peut mesurer plus de 03m de
longueur).
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2013-10-11, 15:04
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