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La diversité des cellules ?

Les fondements de la biologie cellulaire
La diversité des cellules

Organismes unicellulaires ou pluricellulaires sont formés de cellules ayant un métabolisme de base similaire. La spécialisation cellulaire s’accompagne de variations sur la cellule type ce qui donne une diversité de forme des cellules et des voies métaboliques spécifiques. Modes et milieux de vie sont ainsi extrêmement divers.

1. Des modalités métaboliques distinctes
Les êtres vivants ont des façons très diverses de se procurer l’énergie nécessaire à leur métabolisme cellulaire. On retrouve cependant des schémas récurrents essentiellement sous forme de chaînes membranaires de transfert d’électrons.
Diversité des métabolismes archées et eubactéries
Les eubactéries et les archées présentent une très grande diversité de mode d’approvisionnement en énergie. Certains exploitent l’énergie lumineuse et du sulfure d’hydrogène, d’autres de l’énergie lumineuse et de l’eau. D’autres oxydent grâce, par exemple, à l’oxygène des substrats minéraux comme le fer réduit ou l’ammoniaque. On trouve des bactéries dans pratiquement tous les milieux imaginables, sous la glace, proches des sources chaudes, avec ou sans oxygène, avec ou sans lumière. Ce monde non eucaryote semble marqué par une « inventivité métabolique » sans fin. Ce sont par ailleurs le plus souvent de très petites cellules avec une activité métabolique très intense et très rapide.

 Tailles caractéristiques des grands types de cellules Une bactérie, une cellule animale, une cellule végétale : le rapport de taille est environ de 10 de l’une à l’autre de ces cellules

Figure 1 : Tailles caractéristiques des grands types de cellules Une bactérie, une cellule animale, une cellule végétale : le rapport de taille est environ de 10 de l’une à l’autre de ces cellules.

Conformisme du métabolisme eucaryote
Les eucaryotes, inversement, sont étonnamment homogènes et ont tous adopté le même schéma :
• oxydation de matière organique pour les cellules hétérotrophes (respiration mitochondriale ou fermentation) ;
• photosynthèse (par le chloroplaste) et respiration pour les cellules autotrophes au carbone. De plus, les modalités chimiques de ces processus ont été remarquablement bien conservées par l’évolution.

2. Des organismes unicellulaires : les cellules multifonctionnelles
Le caractère pluricellulaire ne se rencontre guère que chez les eucaryotes, même si nombre d’entre eux sont unicellulaires. Les archées et les eubactéries sont des êtres vivants unicellulaires à quelques exceptions près. Cette unicellularité suppose l’existence de cellules « totipotentes », réalisant toutes les fonctions biologiques.

3. Des types cellulaires variés : les cellules différenciées
L’état pluricellulaire correspond à l’invention du partage du travail à l’échelle de l’organisme. Cela va de pair avec l’apparition de cellules parfois extrêmement différenciées qui se sont spécialisées. Les spécialisations peuvent être très spectaculaires comme dans le cas d’une cellule musculaire au cytosquelette quasi cristallin ou d’un globule rouge semblant réduit à une simple membrane et n’ayant plus aucun matériel génétique.

Quelques types cellulaires À gauche, un neurone, dont le corps cellulaire peut représenter une dizaine de micromètres, mais dont l’axone peut être extrêmement long (plusieurs dizaines de centimètres parfois). Au centre, une paramécie, organisme unicellulaire cilié. À droite, une cellule végétale de type parenchyme, dont la paroi squelettique épaisse de un à quelques micromètres est visible au microscope optique

Figure 2 : Quelques types cellulaires À gauche, un neurone, dont le corps cellulaire peut représenter une dizaine de micromètres, mais dont l’axone peut être extrêmement long (plusieurs dizaines de centimètres parfois). Au centre, une paramécie, organisme unicellulaire cilié. À droite, une cellule végétale de type parenchyme, dont la paroi squelettique épaisse de un à quelques micromètres est visible au microscope optique.






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