Quand un organisme est dit « pluricellulaire », cela signifie qu’il est constitué d’un ensemble de cellules formant des tissus bien individualisés. Un tissu c’est un ensemble de cellules d’un type particulier, c’est-à-dire des cellules spécialisées dans une fonction, regroupées en une unité fonctionnelle. Nous pouvons citer par exemple le tissu nerveux, le tissu musculaire chez les animaux ou encore les tissus conducteurs et parenchymateux chez les végétaux chlorophylliens.

Ainsi plusieurs cellules identiques, c’est-à-dire ayant la même spécialisation, vont s’associer pour former un tissu. Plusieurs tissus vont s’associer pour former un organe, et plusieurs organes vont s’associer pour former un organisme. 

Organisation des cellules en tissus et en organes spécialisés :

Source : Cellules, tissus, organes et systèmes.jpg

 Par Ghilain via Wikimédia Commons, Domaine public https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cellules,_tissus,_organes_et_syst%C3%A8mes.jpg?uselang=fr

La cellule c’est l’unité de base du vivant. Il existe des organismes unicellulaires comme les paramécies et des organismes pluricellulaires comme les végétaux et les animaux. Quand on compare au microscope optique les différentes catégories de cellules, on constate qu’elles sont toutes constituées d’une membrane enfermant un liquide appelé cytosol ou cytoplasme.  De fait, la membrane prend le nom de membrane plasmique. Certaines cellules possèdent un matériel génétique enfermé dans un noyau, on les dit « eucaryotes », alors que d’autres ont un matériel génétique libre dans le cytoplasme et sont alors appelées « procaryotes ». Les procaryotes sont unicellulaires alors que les eucaryotes peuvent être uni ou pluricellulaires.

Structure d’une cellule procaryote :

Source : Diagramme d une cellule procaryote.jpg par Mariana Ruiz [user:LadyofHats] Trduit par Baptiste Deleplacevia Wikimedia commons, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagramme_d_une_cellule_procaryote.jpg?uselang=fr

Quand on compare les deux cellules eucaryotes animale et végétale au microscope optique, on remarque que la cellule végétale possède des structures supplémentaires par rapport à le cellule animale :

• une paroi de nature cellulosique qui permet à la cellule de se rigidifier et ainsi aux végétaux de se dresser
• une vacuole dont le volume varie et qui peut stocker aussi bien des déchets que des pigments.
• Des structures vertes, car riches en chlorophylle, souvent animées d’un mouvement circulaire dans le cytoplasme (mouvement de cyclose), et nommées « chloroplastes ».  

Le microscope optique consistera en une superposition de lentilles et ne permet au maximum qu’un grossissement de 2000 fois. Le microscope électronique, beaucoup plus récent et utilisant non pas un faisceau de photons mais d’électrons, atteint une limite de 5 millions de fois en termes de grossissement. Il permet d’observer plus finement la structure des cellules : on parle d’ultrastructure. Il met ainsi en évidence la présence d’un ciment intercellulaire bien visible entre les cellules animales qui, contrairement aux cellules végétales, ne possèdent pas de paroi. Ce ciment extracellulaire constitué d’un ensemble de macromolécules, essentiellement des protéines, permet l’adhérence cellulaire. Il existe aussi entre les cellules végétales mais il est nettement moins visible. Le microscope électronique révèle également l’existence de structures présentes dans le cytoplasme et communes aux cellules animales et végétales : les mitochondries. Mitochondries et chloroplastes sont des organites, c’est-à-dire des structures assurant une fonction précise dans la cellule.

Différences entre les cellules animales et végétales simples (en) .svg par Domdomegg via Wikimédia Commons, CC-BY-4.0,

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Differences_between_simple_animal_and_plant_cells_(fr).svg

Concernant les chloroplastes, ils ne sont pas présents dans toutes les cellules végétales : seules celles soumises à l’action de la lumière en possèdent. La lumière est à l’origine d’un mécanisme de production de matière organique chez les végétaux à partir de matière minérale (eau, dioxyde de carbone, sels minéraux) et nommé « photosynthèse ». Or une plante placée à l’obscurité perd ses chloroplastes et cesse la production de matière organique. On peut donc supposer que les chloroplastes sont le lieu de la photosynthèse.

Source : Cellule végétale au microscope électronique : Chlamydomonas TEM 07.jpg, source : http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html via wikimédia commons, domaine public, modifiée par Sandra Rivière, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlamydomonas_TEM_07.jpg

Le rôle des mitochondries peut être mis en évidence chez les levures cultivées en milieu aérobie (en présence de dioxygène) ou en milieu anaérobie (en absence de dioxygène). Les levures sont des organismes hétérotrophes : elles utilisent de la matière organique déjà fabriquée pour produire à leur. Elles vont donc pratiquer la respiration qui dégrade le glucose grâce au dioxygène pour récupérer de l’énergie. Or en absence de dioxygène, les levures ne pratiquent pas la respiration mais plutôt la fermentation. Il se trouve, que observées au microscope, ces dernières ne présentent pas de mitochondries dans le cytoplasme. On peut donc émettre l’hypothèse que la mitochondrie est le siège de la respiration cellulaire.

Source : Levures en milieu aérobie et anaérobie, par Alain Gallien, modifiée par Sandra Rivière, http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article40

Ainsi alors que chez les animaux et les champignons il n’y a que des cellules hétérotrophes, chez les végétaux on va observer deux catégories de cellules : des cellules chlorophylliennes autotrophes et des cellules non chlorophylliennes hétérotrophes. Or toutes les cellules d’un organisme, même si elles présentent des fonctions et des métabolismes différents, proviennent d’une unique cellule de départ appelé la cellule-œuf, possédant toutes le même patrimoine génétique. Ces gènes sont des portions d’une molécule appelée ADN ou acide désoxyribonucléique, capable de se pelotonner en chromosomes. Ainsi chez l’Homme, sur le caryotype d’une cellule de l’organisme, nous comptons 23 sortes de chromosomes présents chacun en deux exemplaires : on dit que la cellule possède n= 23 sortes de chromosomes différents et que, chaque chromosome existant deux exemplaires, la cellule est dite « diploïde » à 2n =46  chromosomes. Sur l’ensemble de ses chromosomes, c’est-à-dire de ses pelotes d’ADN, il a été répertorié plus de 35 000 gènes.

L’ADN est une longue molécule constituée de deux brins polynucléotidiques complémentaires. Un nucléotide ou unité de base de l’ADN, est constitué d’un sucre, le désoxyribose, d’un groupement phosphate et d’une base azotée. Il existe deux catégories de bases azotées. Les bases de type « purines » (Adénine et Guanine) et les bases de type « pyrimidique » (Thymine et Cytosine). Les bases sont complémentaires deux à deux : ainsi on observera toujours une Thymine en face d’une Adénine et une Cytosine face d’une Guanine. C’est l’enchaînement des bases qui crée le code génétique à l’origine des caractères des organismes.

Source : Structure ADN.png, par Pradana Aumars via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-4.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Structure_ADN.png

La cellule-œuf à l’origine d’un individu va donc doubler son matériel génétique. Elle va obtenir deux lots de matériel génétique identiques entre eux et à celui de la cellule de départ afin de pouvoir en distribuer un  à chacune de ses deux cellules-filles lors de la division cellulaire appelée « Mitose ». 

Source : Événements importants en mitose.svg par Major_events_in_mitosis.svg: Mysid derivative work: Cineays (d) via Wikimedia commons, Domaine public, 

Chaque cellule de l’organisme possède donc l’ensemble des gènes mais n’en exprime qu’une partie : ceux qui sont nécessaires à son fonctionnement. Ainsi un gène qui n’est pas utile dans une cellule, ne devra pas être lu et exprimé. Dans ce cas la séquence promotrice d’un gène (séquence qui permet au matériel de lecture de l’ADN de se fixer) présentera, dans les cellules où le gène n’est pas utile, des radicaux méthyles qui empêcheront la fixation du matériel de lecture de l’ADN. C’est par ce mécanisme de régulation d’expression du matériel génétique que chaque cellule n’exprimera que les gènes dont elle a besoin pour effectuer la fonction dont elle a la charge.

©RS.2019

Schéma bilan :

©RS.2019

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La vie pluricellulaire - SVT - LA VIE 2nde #1- Mathrix