biologie (suite)

Les enzymes des membranes subissent des évolutions et des adaptations. On sait que, obéissant à une contrainte génétique, les cellules élaborent certaines enzymes ; les conditions du milieu sont aptes à modifier quantitativement les synthèses. Les adaptations s’effectueraient au niveau des membranes, supports des enzymes. À la variation enzymatique correspondrait une variation des membranes. Les régulations enzymatiques résultent souvent d’un phénomène de « feed back » ; le produit terminal synthétisé par les réactions enzymatiques altère la structure tridimensionnelle de la molécule d’enzyme, qui perd son activité.

La synthèse des protéines se fait également au niveau des ribosomes fixés sur les membranes du réticulum endoplasmique ; il semble que des rapports fonctionnels existent entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries, qui voisinent souvent ; de même les rapports entre réticulum et noyau sont fréquents.

L’appareil de Golgi intervient dans le métabolisme des glucides et des glycoprotéines. Ses membranes sont particulièrement riches en phosphatases, qui participent au métabolisme des hydrates de carbone, principalement à la synthèse des polysaccharides, d’où l’importance de l’appareil de Golgi chez les végétaux. Les membranes du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi renferment des phosphatases différentes : glucose-6-phosphatase et nucléoside diphosphatase se trouvent dans les premières, alors que les secondes contiennent de la thiamine pyrophosphatase et jamais de glucose-6-phosphatase. Dans les vacuoles de sécrétion, la membrane fabriquerait, à partir des éléments du cytoplasme entourant les vacuoles, le produit de sécrétion qui passerait ensuite dans la vacuole. Ces vacuoles dépendraient plus ou moins de l’appareil de Golgi.

Autre système de vacuoles, les lysosomes ; présents dans toutes les cellules, ils se forment par invagination de la membrane plasmatique. Ce sont des sacs à hydrolases, ou enzymes protéolytiques, intervenant dans les protéolyses intracellulaires ; on ignore encore si leurs membranes se comportent comme une barrière ou si elles fabriquent les enzymes.

La membrane nucléaire est composée de deux feuillets laissant entre eux un espace périnucléaire ; elle est percée de pores (40 à 80 par micron carré) qui assurent une communication entre le noyau et le cytoplasme ; ces pores sont des anneaux qui peuvent être ouverts ou fermés par un mince opercule, formé par accolement des feuillets nucléaires. La composition chimique et les activités fonctionnelles de la membrane nucléaire ne sont que partiellement connues.

• Comment apparaît la cellule à la lumière des faits nouveaux acquis grâce à la microscopie électronique et à la cytologie moléculaire ?
L’abondance des membranes entraîne la formation de compartiments cellulaires qui favorisent l’accumulation des enzymes et partant leur action à doses élevées. Les divers compartiments (compartiments mitochondrial ; du réticulum endoplasmique ; vacuolaire, y compris l’appareil de Golgi ; nucléaire) se trouvent dans le cytoplasme, ou matrice fondamentale, et correspondent aux anciennes enclaves cytoplasmiques.

Morphologiquement, le cytoplasme renferme peu d’éléments : des granules protéiques, des ribosomes, des microtubules. Mais son importance physiologique est grande : grâce à la membrane plasmatique, il assure les rapports entre le milieu extracellulaire et les diverses membranes intracellulaires. Le cytoplasme doit être un liquide plus ou moins visqueux, capable de couler à des vitesses différentes selon les conditions de pH et de température, et donc d’assurer le déplacement des acides aminés qu’il renferme. Le cytoplasme peut être considéré comme une phase continue, alors que les divers compartiments sont des phases discontinues. Ils renferment les produits élaborés au niveau des membranes ; ceux-ci demeurent comme réserves ou sont éliminés, par exemple les sécrétions qui sont utilisables par l’organisme.

La cytologie, en devenant moléculaire, a considérablement évolué ; elle a perdu tout aspect statique et doit suivre la mobilité et les changements des innombrables molécules.

Embryologie et embryologie moléculaire

Une cellule unique, un œuf ou zygote, est à l’origine de tout être vivant ; par ses bipartitions successives et ses différenciations, cet œuf engendrera un organisme porteur de structures hiérarchisées et strictement localisées. L’œuf est une cellule normale, mais dont la genèse est particulière ; il résulte de l’union de deux cellules spéciales, les gamètes. Par le mode de formation de la cellule œuf, l’embryologie est étroitement liée à la reproduction sexuée.

L’embryologie envisage une double série de problèmes ; elle décrit les diverses étapes qui président au développement de la cellule œuf ; elle recherche le déterminisme des manifestations observées et le lien causal entre les phases successives. L’embryologie comprend donc deux grandes voies : l’embryologie descriptive et l’embryologie expérimentale, ou causale.

Les principales étapes historiques de l’embryologie descriptive sont les suivantes : découverte du follicule ovarien des Mammifères, ou follicule de De Graaf (Reinier De Graaf, 1672) ; fécondation artificielle de l’œuf de Saumon (L. Jacobi, 1725) ; insémination artificielle de la Chienne (Lazzaro Spallanzani, 1780) ; mise en évidence du rôle fécondant du sperme de Grenouille (Spallanzani, 1786) ; fécondation de l’œuf de Grenouille (Prévost et Dumas, 1824) ; découverte de l’ovule des Mammifères et théorie des feuillets germinatifs (Karl Ernst von Baer, 1827) ; fécondation du Fucus (Gustave Adolphe Thuret, 1854) ; fécondation de l’œuf d’Oursin (Oskar Hertwig, 1875 ; Selenka, 1879) et de l’œuf d’Étoile de mer (H. Fol, 1876).

Les mécanismes compliqués de la mitose, ou division cellulaire, recevaient un début d’explication (K. C. Schneider, O. Bütschli, E. Strasburger, Flemming). Le Belge Edouard Van Beneden (1846-1910) analysait les phénomènes de la maturation de l’œuf (1883). Les recherches modernes essaient d’élucider les problèmes encore posés par la mitose et la méiose.