cellule

Unité fondamentale de tout être vivant végétal ou animal.

Une cellule peut former à elle seule un individu autonome, un organisme unicellulaire (Bactérie, Protophyte et Protozoaire) ; plusieurs cellules peuvent s’associer, en se spécialisant diversement pour composer des organismes pluricellulaires (Métaphyte et Métazoaire). Les cellules sont généralement de taille inférieure au dixième de millimètre ; aussi leur découverte a-t-elle été concomitante de l’invention du microscope (1665), mais le caractère très général de la constitution essentiellement cellulaire de tous les organismes n’a été énoncé qu’en 1838-39 par le botaniste M. J. Schleiden et le zoologiste T. Schwann, et la théorie cellulaire complétée en 1860 seulement par R. Virchow : « Toute cellule est issue d’une cellule pré-existante. » Jusqu’à la fin de la première moitié du xx^e s., ce sont surtout les aspects variés de la morphologie et de la physiologie cellulaires qui ont été mis en évidence. Grâce aux techniques dont le cytologiste dispose actuellement, il apparaît qu’en réalité les ultrastructures et les mécanismes biologiques fondamentaux présentent une remarquable uniformité.

Généralités

La cellule est faite de deux parties principales : une masse hyaline, le cytoplasme, renfermant un corps central, le nucléoïde, relativement diffus chez les Bactéries (Procaryotes) ; le noyau, bien délimité et réfringent chez tous les autres organismes (Eucaryotes). Le cytoplasme est limité par une mince pellicule (plasmalemme), éventuellement doublée extérieurement, chez les Végétaux surtout, d’une membrane squelettique plus ou moins épaisse. Chez les Bactéries (cellule procaryote), il est presque uniquement constitué d’une gelée visqueuse, l’hyaloplasme, tandis que, chez tous les autres organismes, animaux ou végétaux (Eucaryotes), il renferme en outre des éléments figurés, les uns biologiquement actifs, les organites (mitochondries, dictyosomes, ergastoplasme, centrosome...), d’autres inertes, désignés sous le terme général de paraplasme (sécrétions, réserves, excrétions). Le noyau, chez les Eucaryotes, est séparé du cytoplasme par une membrane ; sa substance fondamentale, relativement fluide (le nucléoplasme), renferme des filaments en nombre défini, les chromosomes*, et des sphérules, les nucléoles. Le nucléoïde des Protocaryotes ne présente ni membrane ni nucléole.

Toute cellule est douée d’une certaine irritabilité (sensibilité aux agents physico-chimiques extérieurs), de mouvements généraux ou internes ; elle est capable de croissance et de reproduction.

La cellule est un édifice chimique hautement organisé, qui contient environ 80 p. 100 d’eau sous trois états (eau libre circulante, eau d’imbibition prisonnière d’autres molécules et eau liée à ces dernières), des sels minéraux (principalement chlorures et carbonates de sodium, de potassium et de calcium), enfin des substances carbonées organiques, représentées essentiellement par des protides, des lipides et des glucides. Les protides peuvent être constitués uniquement de l’association d’acides aminés en nombre souvent considérable (macromolécules), les holoprotéines, ou de la combinaison d’holoprotéines avec des lipides, des glucides, des acides nucléiques..., les hétéroprotéines. Parmi ces dernières, deux catégories ont notamment une importance biologique considérable : les enzymes, qui servent de catalyseurs aux réactions métaboliques ; les nucléoprotéines, qui orientent de façon strictement déterminée les synthèses spécifiques (codage génétique).

Une partie des constituants cellulaires peut se trouver sous forme dissoute dans l’eau libre, tandis que d’autres constituants forment avec l’eau d’imbibition des systèmes colloïdaux responsables de l’état général plus ou moins visqueux ou élastique de l’hyaloplasme. Des macromolécules protéiniques peuvent s’associer entre elles, notamment grâce à de l’eau liée ou à des ions chélatés (Ca). Elles peuvent se pelotonner en granules ou constituer des éléments fibrillaires, eux-mêmes susceptibles de s’agencer entre eux en des édifices à structure périodique (système para-cristallin). Certaines lipoprotéines, principalement, du fait de la polarité de leurs molécules, s’unissent par couples en s’opposant par leur extrémité lipidique hydrophobe ; ces couples se disposent parallèlement entre eux et s’associent par leurs extrémités protidiques hydrophiles. Se réalisent ainsi des films bimoléculaires qualifiés de membranes unitaires et qui, en microscopie électronique, montrent trois strates superposées ; la zone lipidique médiane, interposée entre les deux zones protidiques pariétales. Ces membranes unitaires jouent un rôle primordial dans l’organisation et le fonctionnement de la cellule : elles représentent le constituant fondamental de beaucoup d’organites et servent de support à des réactions enzymatiques variées.

Structures cytoplasmiques

La substance fondamentale, ou hyaloplasme

Elle est surtout constituée d’holoprotéines dont les molécules s’unissent par leurs chaînes latérales en un réseau spongieux renfermant dans ses mailles l’eau libre et diverses substances dissoutes. Cette architecture moléculaire confère à l’hyaloplasme les propriétés des colloïdes, mais elle est instable, et les incessants remaniements y provoquent des courants : courants de cyclose purement internes ou mouvement général du cytoplasme (amœboïsme). Des enzymes très diverses ont été mises en évidence dans l’hyaloplasme et notamment celles qui sont responsables de la glycolyse (transformation du glucose en acide pyruvique, première étape anaérobie de la production d’énergie).

Le plasmalemme

Il est fait d’une membrane unitaire au travers de laquelle ont lieu les échanges de la cellule avec le milieu ambiant. Ceux-ci peuvent s’effectuer, pour des ions ou de petites molécules, par simple diffusion osmotique, contrôlée éventuellement par des mécanismes de polarisation électrique assurant une perméabilité sélective ; pour des molécules plus importantes entrent en jeu des systèmes enzymatiques (perméases associées à des producteurs d’énergie). Cette absorption* peut se localiser au niveau de minuscules invaginations temporaires du plasmalemme, invaginations qui s’isolent dans l’hyaloplasme en incluant une fraction du liquide extérieur (pinocytose). Enfin, chez beaucoup de Protozoaires et certaines cellules de Métazoaires (leucocytes), des invaginations plus importantes du plasmalemme sont susceptibles d’englober des particules figurées étrangères (phagocytose) en formant, dans le cytoplasme, des vacuoles digestives dont la paroi est finalement le siège de pinocytose après dissolution des substances figurées par des systèmes enzymatiques. Le plasmalemme est pratiquement la seule formation membranaire de la cellule chez les Protocaryotes ; par les enzymes variées qu’il supporte, il remplit le rôle que jouent des organites membranaires intracytoplasmiques chez les Eucaryotes.