introduction bien expliqué de cytologie


INTRODUCTION

Tout comme l’être humain et l’animal, la plante est un organisme vivant.
Cependant ce qui différencie la plante d’un animal, c’est qu’elle peut fabriquer sa propre nourriture à partir de minéraux tirés du sol et de l’air au lieu de l’ingérer à partir d’autres êtres vivants. On la dit autotrophe. (qui se nourrit elle-même)

Les plantes sont faites de petites unités que l’on appelle cellules qui constitue la base de toute vie. La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle fondamentale de toute plante. Les plantes possèdent plusieurs types de cellules différentes selon leur emplacement et les tâches qu’elles devront accomplir. Les cellules regroupées forment les tissus qui à leur tour composent les organes. les organes forment les systèmes et les systèmes forment les organismes. Le bon fonctionnement de la plante dépend donc du bon fonctionnement de ses cellules.

LA CELLULE VÉGÉTALE

A- La paroi cellulaire constitue le squelette et l’enveloppe de la cellule; elle protège la cellule, prévient une absorption excessive d’eau, assure le maintien et définit la taille et la forme de la cellule végétale. Elle participe à la régulation des relations avec les autres cellules et l'extérieur, de manière passive, au transport, à l'absorption, et à la sécrétion de multiples substances. Elle est essentiellement composée de polymères glucidiques, cellulose et pectine, de protéines pariétales et éventuellement d'autres composées de nature phénolique (lignine et subérine).

La paroi est composée de trois parties :


la paroi primaire, de nature pecto-cellulosique, la paroi primaire n'existe seule que dans les cellules juvéniles. Elle est extensible, ce qui permet la croissance cellulaire (élongation).

la paroi secondaire apparaît lors de la différenciation de la cellule. Elle est constituée de cellulose et est enrichie en composés phénoliques : lignine (pour renforcer la rigidité), cutine et subérine (pour l'imperméabiliser). Cette différenciation s'observe pour les cellules conductrices de sève du xylème (le bois) et pour différents tissus de soutien (sclérenchyme) ou de protection (liège).

la lamelle moyenne, c'est la partie la plus externe de la paroi et elle est commune à deux cellules contigus. Elle colle les cellules les unes aux autres. C'est elle qui se forme la première et elle est constituée de polysaccharides adhésifs appelés pectines.

les plasmodesmes, sont des canaux qui traversent les parois cellulaires et relient les membranes plasmiques et leurs contenus cytoplasmiques. L’eau et les petits solutés peuvent ainsi circuler librement d’une cellule à l’autre. Les plasmodesmes sont souvent groupés pour former une ponctuation.

Modifications de la paroi

Au cours de l’évolution de certaines cellules, les parois peuvent subir des modifications plus ou moins importantes ; certaines en une transformation chimique en gommes ou mucilages ; d’autres en une incrustation de la paroi.
Les hémicelluloses du squelette modifient les cellules des parois du bois ou des téguments des graines. Les hémicelluloses de réserve forment les albumens cornés.

Les mucilages résultent d’une hypersécrétion des composés pectiques parfois suivie de la fonte de certaines cellules. On dit qu’il y a formation de gommes.

La minéralisation résulte de l’incrustation de la paroi par de la silice dans l’épiderme des prêles, graminées et cypéracées. Le carbonate de calcium ou l’oxalate de calcium peut aussi incruster les characées

L’imperméabilisation s’effectue à l’aide de cutine, de subérine ou de cires. Elles forment un revêtement plus ou moins épais à la surface de certaines feuilles.

La lignification est la transformation que subissent les cellules du bois par imprégnation partielle ou totale de lignine.B- Le cytoplasme

Le cytoplasme englobe tout ce qui se situe à l’intérieur de la membrane cytoplasmique et à l’extérieur du noyau cellulaire. Celui-ci se compose d’une matière visqueuse semi-liquide, le cytosol, dans laquelle baignent des organites aux fonctions spécialisés. Le cytosol est composé de 85% d’eau, de glucides, de lipides, de protéines et d’ARN (Acide Ribo-Nucléique).
Les ribosomes sont des petits grains qui sont formés à l’intérieur du noyau cellulaire dans le nucléole. Ils sont constitués de protéines et sont le siège de leur synthèse. Ils jouent un rôle capital dans la traduction du message génétique de l’ARN messager.

Les lysosomes renferment des enzymes qui éliminent les produits devenus indésirables à l’intérieur de la cellule et en fait le recyclage. Ils sont produits par l’appareil de Golgi. Les cellules végétales contiennent peu ou pas de lysosomes. C’est souvent la vacuole qui remplit son rôle.

Les peroxysomes contiennent des enzymes capables d’oxyder les substance organiques, dans le but d’inhiber les substances toxiques. Du peroxyde d’hydrogène en résulte, celui-ci est ensuite transformé en eau par des enzymes.

Une grande vacuole (cavité) renfermant de l’eau et de plastes dont les chloroplastes. Elle contient le suc vacuolaire dont la composition varie en fonction de l'état de la plante. En général, son rôle est dédié au stockage de l'eau, de solutés organiques, d'ions minéraux et parfois de pigments.

Les composés susceptibles de s’accumuler au niveau des vacuoles sont d’abord des sels minéraux (sulfate de calcium, carbonate de calcium, oxalate de calcium), des glucides solubles (inuline hétérosides, mucilages, gommes), des protéides, des alcaloïdes, des latex, essences et résines.

Le réticulum endoplasmique est formé de membranes reliées ensemble et repliées sur elles-mêmes pour former des sacs plats appelés citernes. Le réticulum est considéré comme le système circulatoire de la cellule. Il existe deux types de réticulum endoplasmique

Le réticulum endoplasmique rugueux est lié à la membrane nucléaire et recouvert sur sa surface externe de ribosomes. Les protéines formées par les ribosomes sont déplacées vers les citernes et triées. Elles formeront des enzymes qui servent au maintien des membranes ou elles seront excrétées dans des vésicules de transport vers l’appareil de Golgi.


Le réticulum endoplasmique lisse est formé de tubules agencées en réseau. Il joue un rôle important dans la synthèse des lipides et des stéroïdes, au métabolisme des glucides, ainsi que la désintoxication des médicaments, des drogues et des poisons.

L’appareil de Golgi comprend de multiples sacs aplatis qui forment des citernes. Il assure la réception, la modification, le triage l’emballage et l’expédition des protéines en provenance du réticulum endoplasmique rugueux vers les endroits désirés. Lorsque les protéines sont prêtes, elles sont accumulées dans des vésicules attachées à l’appareil de Golgi. Lorsque les vésicules sont remplies, elles se détachent et se dirigent vers la membrane cytoplasmique, se fusionnent à la paroi cellulaire et expulsent leur contenu hors de la cellule.

Les mitochondries ont la forme de petits bâtonnets. Ils ont la capacité de se multiplier en fonction des besoins énergétiques de la cellule. Ces organites possèdent deux membranes composées de protéines. La membrane externe est lisse. la membrane interne est repliée sur elle-même. Elles participent à la formation d’énergie utilisable par la cellule, l’ATP. Elles sont les centrales d’énergie de la cellule.


Les centrosomes sont considérés comme le système reproducteur de la cellule. Ils sont formés de courts cylindres infiniment petits entouré d’un matériel dense appelé matériel péricentriolaire.

Les chloroplastes jouent un rôle important dans la fabrication des éléments nutritifs nécessaires au métabolisme de la plante. À l’intérieur des chloroplastes se produit la photosynthèse qui utilise l’énergie lumineuse et la chlorophylle pour synthétiser de la matière organique.

B- Le noyau cellulaire

Le noyau est le centre de contrôle, la source d’informations déterminant ce que sera la cellule, à quoi elle servira, quand elle devra se multiplier, ect.... Il y a généralement qu’un seul noyau par cellule.

L’enveloppe du noyau est constitué de deux membranes dont celle externe se prolonge avec le réticulum endoplasmique. Des pores permettent à l’enveloppe nucléaire de laisser passer des ions et certaines molécules comme l’ARN.

Le nucléole est une structures de forme sphérique composées de protéines, d’ARN et d’ADN. Il contribue à la fabrication d’une des deux composantes des ribosomes.

La chromatine est un réseau de substances granuleuses qui ressemble à un chapelet. Ce chapelet est de l’ADN qui contient les gênes qui déterminent la nature de la cellule et de la plante. En période de division cellulaire, la matière qui compose les chromatines se condense, s’épaissit et laisse voir les chromosomes qu’elle contient.


D- La multiplication cellulaire

La reproduction cellulaire est une caractéristique fondamentale au maintien de la vie et de son renouvellement car toute cellule ou tout organisme pluricellulaire ne vivent qu'un temps limité : leur mort surviendra après un temps plus ou moins long. Une cellule ou un organisme devront se reproduire afin d'assurer leur descendance c'est-à-dire, transmettre l'ensemble de leur matériel génétique.
Une cellule pourra entrer en période de division si :

- elle n'a pas manqué de nutriment
- elle n'est pas en contact avec certains poisons qui bloquent la division
- sa taille atteint une certaine valeur critique
- elle reçoit un message venant d'autres cellules
- la densité des cellules l'entourant diminue comme lors d'une coupure qui entraîne la mort de millions de cellules
- elle reçoit l'ordre de le faire par un gène de régulation.
Quand une cellule se reproduit, elle devra :
- Répliquer son matériel génétique (l'ensemble de ses gènes),
- Séparer ce matériel en deux groupes afin que chaque descendant reçoive une copie de ce matériel génétique,
- Diviser son cytoplasme.
La mitose est le processus au cours duquel les chromosomes d'une cellule se séparent en deux groupes égaux afin que chaque nouvelle cellule reçoive exactement le même matériel héréditaire pour que chacune puisse accomplir la même fonction que leur cellule mère.


Un organisme a recours à la mitose pour :

- Renouveler les cellules qui sont mortes soit, à la suite du processus naturel de vieillissement cellulaire ou par blessure ou maladie.
- Assurer sa croissance par l'ajout de nouvelles cellules.
- Assurer son développement embryonnaire
- Se reproduire, dans le cas de certains organismes unicellulaires; les deux cellules filles formées par division de cet organisme deviennent alors autonomes.

La méiose est un mécanisme de divisions cellulaires auquel des organismes unicellulaires ou pluricellulaires ont recours pour se reproduire de façon sexuée. Ce mécanisme s'insère dans le cycle de développement général d'un organisme : après sa naissance, ce dernier entreprend sa croissance jusqu'à un âge adulte où, il pourra produire des cellules spécialisées, les gamètes, qui serviront à la fécondation, c'est-à-dire, à produire un nouvel individu original génétiquement par rapport à ses parents.

L'apparition de la sexualité implique donc une spécialisation des individus ou d'organes, en sexes différents, mâle et femelle qui auront pour tâche de produire les gamètes, spermatozoïdes ou ovules.

La méiose est un processus plus long et complexe que la mitose : il est constitué de deux divisions cellulaires qui produiront à la fin, des cellules haploïdes nécessaires pour ne pas qu'il y ait augmentation du nombre de chromosomes chez un nouvel individu, à la suite de la fécondation.

La méiose est un processus plus long et complexe que la mitose : il est constitué de deux divisions cellulaires qui produiront à la fin, des cellules haploïdes nécessaires pour ne pas qu'il y ait augmentation du nombre de chromosomes chez un nouvel individu, à la suite de la fécondation.

Une des caractéristiques importantes de la méiose (donc de la sexualité) est de produire de la diversité. Cette diversité génétique sera alors soumise aux mécanismes de l'évolution qui sélectionneront les combinaisons génétiques les plus aptes à assurer le succès adaptatifs des organismes dans un milieu donné.


Lors de la fécondation, deux gamètes de sexe opposés s’unissent qui donne un oeuf ou zygote diploïde. Cet oeuf ou zygote peut se diviser par mitoses pour donner une plante diploïde ou par méiose pour donner une plante haploïde.E- La mitose

La mitose est un processus continu. Pour faciliter son étude, on la divise généralement en quatre étapes, d'après l'apparence des chromosomes : l a prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase.
0 – L’INTERPHASE

C’est la période durant laquelle la majorité de la croissance cellulaire, des activités métaboliques et la réplication des chromosomes se fait. Les chromosomes ne sont pas individualisés. Le matériel génétique est sous forme de chromatine à l’intérieur du noyau. Le centrosome est composé de deux centrioles perpendiculaires.


Interphase

1 – PROPHASE

Au début, les chromosomes s’individualisent. Le centrosome est dupliqué. Puis Les chromosomes s’épaississent et se raccourcissent. Chaque chromosome est constitué de deux chromatides qui restent liés entre elles au niveau des centomères Les deux centrosomes accompagnés de microtubules rayonnants, se séparent et migrent vers les deux pôles de la cellule. La membrane nucléaire disparaît.



2 – MÉTAPHASE

Les microtubules s’allongent en direction des chromosomes pour les capturer un à un, puis les placer à l’équateur du fuseau de microtubules. Tous les chromosomes sont ainsi placés à l’équateur du fuseau. La séparation des chromatides est bloquée tant que tous les chromosomes ne sont pas alignés et reliés aux deux pôles.


3 – ANAPHASE

Tous les chromosomes se séparent en deux d’un seul coup et montent vers les pôles le long des microtubules. Les deux lots de chromosomes sont rassemblés aux pôles, guidés par la cage formée par les microtubules. Un sillon de clivage, composé de fibres contractiles, se forme dans le plan de l’équateur


4 – TÉLOPHASE

Les fibres se contractent, elles resserrent le diamètre de la cellule au niveau de l’équateur. La cellule se partage en deux progressivement. La membrane nucléaire se reconstitue autour de chaque lot de chromosomes. Les chromosomes se décondensent progressivement pour former de la chromatime.


0 – L’INTERPHASE

Les deux cellules vont poursuivre leur cycle et après la duplication de leur ADN, puis entrer à leur tour dans une phase mitotique suivante.