Organisation du vivant : la cellule

Un chat, un chêne, une paramécie : ces êtres vivants ne se ressemblent pas. Pourtant, quand on les observe de plus en plus près, on y trouve toujours la même chose : des cellules.

Les niveaux d’organisation (rappel de CM)

La découverte de la cellule

En 1665, le savant anglais Robert Hooke publie Micrographia, un livre d’observations faites au microscope. Dans une fine tranche de liège (l’écorce du chêne-liège), il voit une multitude de petites cases, qu’il appelle cells, « cellules » (du latin cella, « petite chambre »). Ce qu’il voyait, c’étaient les enveloppes de cellules mortes, vidées de leur contenu.

Depuis, on a trouvé des cellules dans tous les êtres vivants, sans exception : animaux, végétaux, champignons, micro-organismes.

Des objets minuscules : le micromètre

1 mm = 1 000 µm : un micromètre est un millième de millimètre. L’œil nu ne distingue pas un détail plus petit qu’environ un dixième de millimètre (100 µm) : la plupart des cellules lui échappent.

Réflexe — pour situer un élément, je me demande : est-ce un être vivant entier (organisme), un ensemble d’organes (appareil), une partie qui a un rôle précis (organe) ou la plus petite unité vivante (cellule) ?

Attention — la cellule est la plus petite unité vivante, pas le plus petit objet qui existe : elle contient elle-même des éléments plus petits, comme le noyau.

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Les pièces du microscope

• La lampe éclaire la préparation par en dessous.
• La platine est le plateau où l’on pose la lame ; les valets la maintiennent.
• Les objectifs, fixés sur la tourelle, sont les lentilles placées juste au-dessus de la préparation ; on tourne la tourelle pour en changer.
• L’oculaire est la lentille par laquelle on regarde.
• La vis macrométrique fait le réglage rapide de la netteté, la vis micrométrique le réglage fin.

Réaliser une préparation

1. Je dépose une goutte d’eau (ou de colorant) au centre d’une lame de verre.
2. J’y place un fragment très fin : une petite feuille d’élodée, ou la fine peau (l’épiderme) qui tapisse une écaille d’oignon.
3. Je pose une lamelle en l’inclinant, pour ne pas emprisonner de bulles d’air.
4. J’essuie l’eau en trop avec du papier absorbant.

Un colorant, comme le bleu de méthylène, rend le noyau plus visible. Pour observer des cellules animales, on recueille quelques cellules en frottant doucement l’intérieur de sa joue avec un coton-tige propre, puis on les dépose dans une goutte de colorant.

Observer

1. Je pose la lame sur la platine, sous les valets, la préparation au-dessus du trou de la platine.
2. Je place le plus petit objectif (le plus faible grossissement) et j’allume la lampe.
3. En regardant de côté, je rapproche l’objectif de la lame sans la toucher ; puis, l’œil à l’oculaire, je règle la netteté avec la vis macrométrique, puis avec la vis micrométrique.
4. Pour grossir davantage, je centre ce qui m’intéresse, je tourne la tourelle vers l’objectif suivant et je règle seulement avec la vis micrométrique.

Le dessin d’observation

• au crayon à papier, avec des traits nets et sans coloriage inutile ;
• on dessine seulement ce que l’on voit, pas ce que l’on sait ;
• un titre (ce qui est observé) et le grossissement ;
• des légendes écrites sur le côté, reliées au dessin par des traits tirés à la règle, horizontaux, qui ne se croisent pas.

Retrouver une taille réelle

Sur une photo prise au microscope, taille réelle = taille mesurée ÷ grossissement. On convertit ensuite en micromètres (1 mm = 1 000 µm).

Réflexe — préparation très fine, plus faible objectif d’abord, vis macrométrique puis vis micrométrique. Pour une taille réelle, je divise par le grossissement, puis je convertis en µm.

Attention — le microscope agrandit l’image, jamais l’objet. Le colorant ne fait pas grossir la cellule : il la rend plus contrastée.

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Une cellule animale : cellule de l’intérieur de la joue, colorée au bleu de méthylène.

Une cellule végétale : cellule de feuille d’élodée, une plante d’eau douce.

Les cellules d’une partie de plante cachée de la lumière n’ont pas de chloroplastes : c’est le cas d’une racine, ou de l’épiderme d’un oignon (l’oignon est un bulbe qui stocke des réserves). Elles ont pourtant une paroi : ce sont bien des cellules végétales.

Une bactérie est elle aussi une cellule, avec une membrane et un cytoplasme, mais sans noyau : son ADN se trouve directement dans le cytoplasme.

Réflexe — pour savoir si une cellule est végétale ou animale, je cherche d’abord la paroi ; les chloroplastes et la grande vacuole sont des indices en plus.

Attention — la membrane existe dans toute cellule ; chez les végétaux, la paroi s’ajoute autour d’elle, elle ne la remplace pas. Et le chloroplaste est un grain (un organite), la chlorophylle est le pigment vert qu’il contient.

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Des êtres vivants faits d’une seule cellule

• La paramécie vit dans les eaux douces stagnantes (mares, étangs). Sa cellule unique, longue de 0,1 à 0,3 mm selon les espèces, se déplace grâce à des cils et se nourrit surtout de bactéries.
• La levure de boulanger est un champignon fait d’une seule cellule de 5 à 10 µm. Elle se multiplie par bourgeonnement : une petite cellule pousse sur la première, puis s’en détache.
• Les bactéries sont toutes unicellulaires ; la plupart mesurent entre 0,5 et 2 µm.

Des êtres vivants faits de très nombreuses cellules

Les animaux et les végétaux sont pluricellulaires. Le corps d’un adulte compte environ 30 000 milliards de cellules, de près de 200 types différents : cellules de peau, de muscle, nerveuses… Chacune est spécialisée dans un rôle. Dans un chêne, les cellules des feuilles ont des chloroplastes, celles des racines n’en ont pas.

Un organisme pluricellulaire grandit surtout parce que le nombre de ses cellules augmente : chaque division donne deux cellules. Chez un unicellulaire, la division donne deux individus : c’est ainsi qu’il se multiplie.

Une expérience (démarche scientifique). Je me demande : de quoi les levures ont-elles besoin pour se multiplier ? Je prévois : de sucre. Je teste : deux flacons d’eau tiède reçoivent la même quantité de levures ; seul le flacon A contient du sucre. Le flacon B, sans sucre, sert de témoin : une seule chose change d’un flacon à l’autre. J’observe au microscope, quelques heures plus tard : beaucoup plus de levures dans A, presque pas de changement dans B. Je conclus : le sucre permet aux levures de se multiplier.

La cellule, unité du vivant

Animaux, végétaux, champignons, bactéries : malgré leurs différences, tous sont formés d’une ou de plusieurs cellules, avec une membrane, un cytoplasme et (sauf les bactéries) un noyau. En 1838 et 1839, deux savants allemands, Schleiden (pour les plantes) puis Schwann (pour les animaux), l’ont affirmé : tous les organismes sont faits de cellules.

Réflexe — une seule cellule qui fait tout : unicellulaire ; de très nombreuses cellules spécialisées : pluricellulaire. Dans les deux cas, l’être vivant est fait de cellules.

Attention — unicellulaire ne veut pas dire « minuscule » : cela compte les cellules, pas la taille. Et un virus n’est pas une cellule : il n’a pas d’organisation cellulaire et ne se multiplie qu’à l’intérieur d’une cellule.

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