Chapitre 3: Une structure complexe : la cellule vivante

1. La  théorie cellulaire

L'élaboration de la théorie cellulaire est le résultat de nombreuses observations permises notamment par les progrès du microscope optique.

• En 1665, Robert Hooke (1635-1703), scientifique anglais, observe au microscope optique les petites alvéoles du liège, qu'il appelle « cellules ».

• Pendant longtemps, la théorie fibrillaire, qui propose que la fibre, par exemple les fibres musculaires, soit l'élément constitutif du vivant, connaît un réel succès parmi les savants et la théorie cellulaire ne s'impose pas rapidement.

Le scientifique écossais Robert Brown (1773-1858) décrit un nouvel organite présent dans chaque cellule : le noyau. Puis le scientifique allemand Théodore Schwann (1810-1882) réalise de nombreuses études microscopiques du vivant et établit la correspondance entre les cellules animales et végétales. 

Vers 1838, Schwann énonce le premier la théorie cellulaire : tous les tissus, animaux et végétaux, sont constitués de cellules caractérisées par la présence d'un noyau.

La théorie est complétée par Rudolf Virchow, qui montre que les tissus se régénèrent par division des cellules.

La théorie cellulaire : 

la cellule est l'unité structurelle et fonctionnelle de tous les êtres vivants et 

toute nouvelle cellule se forme à partir d'une cellule préexistante par division cellulaire.

Des cellules végétales

II. L'exploration des cellules au microscope :

• Le premier microscope optique est inventé à la fin du XVIIe siècle. Son grossissement (x30 à sa création) n'a cessé d'augmenter pour atteindre aujourd'hui  x 2000. 

• En 1931, le microscope électronique est mis au point. son grossissement est passé de x 7000 à x 2 000 000 aujourd'hui.

• Il existe plusieurs type de microscopes éléctronique (ME) : 

1. le MET (ME à transmission) permettant d'observer l'intérieur des cellules
2. le MEB (ME à balayage) générant des images en 3D des cellules.

Ce type de microscopie a permis d'affiner l'exploration de la cellule et la compréhension du lien entre échelle moléculaire et cellulaire.

III. La membrane plasmique : limite entre intérieur et extérieur de la cellule

• La cellule constitue un espace délimité de l'extérieur par la membrane plasmique. 

• La membrane plasmique est une membrane d'environ 7,5 nm d'épaisseur délimitant l'intérieur de la cellule, c'est-à-dire le cytoplasme, de l'extérieur de la cellule ou milieu extracellulaire.

• La membrane plasmique est formée d'une double couche de lipides, appelée bicouche lipidique. 

• Les phospholipides sont des molécules organiques composées d'un groupement contenant un atome de phosphore (groupement hydrophile, ayant de l'affinité pour l'eau) et d'une partie lipidique (partie lipophile, ayant de l'affinité pour les lipides, c'est-à-dire hydrophobe). 

• En plus des phospholipides constituant la bicouche lipidique, d'autres molécules sont présentes dans la membrane plasmique :

1. des molécules de cholestérol ;
2. des protéines soit transmembranaires
3. des groupements glucidiques

• La membrane plasmique ne constitue pas une structure figée, mais elle forme un milieu fluide où les lipides et les protéines peuvent migrer latéralement. 

Les fonctions de la membrane plasmique sont essentielles pour la cellule : en plus de son rôle structurel, la membrane plasmique est le lieu des échanges de matière et d'information entre la cellule et le milieu extérieur.