Biologie Générale

Chapitre un : origine de la vie.

On croyait par le passé que les êtres vivants se forment par génération spontanée. On peut lire ainsi dans un traité de botanique datant de mille six cent neuf : « Il existe un arbre, peu commun en France, il est vrai, mais fréquemment observé en Écosse. Des feuilles tombent de cet arbre, d'un côté elles touchent l'eau et se transforment en poissons, de l'autre côté elles touchent la terre et se transforment en oiseaux ».

Francesco Redi, né en mille six cent vingt-six et décédé en mille six cent quatre-vingt-onze, semble avoir été le premier à aborder expérimentalement le problème. Il montra que les asticots qui donnent naissance aux mouches ne proviennent pas d'une génération spontanée mais d'œufs de mouche.

Au dix-neuvième siècle, la presse se fit l'écho de la querelle entre Pasteur et Pouchet et la question commença à intéresser le grand public. Pouchet prétendait démontrer l'existence de la génération spontanée. Pasteur contestait formellement ses résultats et démontra que la soi-disant génération spontanée était systématiquement causée par une contamination microbienne qui pouvait être évitée par une stérilisation.

La naissance de la pensée évolutionniste avec Lamarck, né en mille sept cent quarante-quatre et décédé en mille huit cent vingt-neuf, et Darwin, né en mille huit cent neuf et décédé en mille huit cent quatre-vingt-deux, et la montée du rationalisme scientifique eurent raison de la philosophie vitaliste selon laquelle les substances organiques diffèrent des substances inorganiques par des qualités spéciales.

Friedrich Wöhler, né en mille huit cents et décédé en mille huit cent quatre-vingt-deux, démontra en mille huit cent vingt-huit que les substances organiques sont des substances ordinaires lorsqu'il obtint de l'urée, réalisant pour la première fois la synthèse chimique d'une substance organique.

Au cours du dix-neuvième siècle, toutes sortes d'autres substances organiques de plus en plus complexes seront obtenues par synthèse. En mille huit cent quatre-vingt-dix-sept, en montrant qu'un extrait acellulaire de levure peut réaliser la fermentation du sucre en alcool, Eduard Büchner, né en mille huit cent soixante et décédé en mille neuf cent dix-sept, prouvait qu'une activité métabolique peut se produire en l'absence de cellules. Il obtint le prix Nobel de chimie en mille neuf cent sept.

Enfin, en mille neuf cent vingt-six, une enzyme fut obtenue à l'état cristallisé pour la première fois par James Sumner, né en mille huit cent quatre-vingt-sept et décédé en mille neuf cent cinquante-cinq, qui reçut le prix Nobel de chimie en mille neuf cent quarante-six conjointement avec J.H. Northrop et W.M. Stanley.

D'autres chercheurs comme Charlton Bastian en Angleterre et Raphaël Dubois et Stéphane Leduc en France tentèrent sans succès d'obtenir une génération spontanée au laboratoire mais l'idée que l'apparition de la vie résulte d'une évolution chimique continua à progresser. Elle fut notamment soutenue par de grands biologistes tels Thomas Huxley, né en mille huit cent vingt-cinq et décédé en mille huit cent quatre-vingt-quinze, Ernst Haeckel, né en mille huit cent trente-quatre et décédé en mille neuf cent dix-neuf, et Eduard Pflüger, né en mille huit cent vingt-neuf et décédé en mille neuf cent dix.

Au début du vingtième siècle, Herman von Helmholtz, né en mille huit cent vingt et un et décédé en mille huit cent quatre-vingt-quatorze, et William Thomson, né en mille huit cent vingt-quatre et décédé en mille neuf cent sept, futur lord Kelvin, formulèrent une théorie de la panspermie. Elle fut popularisée par Svante Arrhenius, né en mille huit cent cinquante-neuf et décédé en mille neuf cent vingt-sept, dans son ouvrage L'Évolution des mondes publié en mille neuf cent six.

Cette théorie considère la vie comme une caractéristique fondamentale de l'univers au même titre que la matière et l'énergie. La Terre aurait été « ensemencée » par une vie extraterrestre. En mille neuf cent soixante-neuf, on trouva d'ailleurs dans une météorite tombée en Australie de nombreuses substances organiques, notamment des acides aminés. D'autres molécules organiques furent aussi identifiées dans l'espace par les astronomes. Les premières molécules organiques seraient-elles venues de l'espace ?

Cependant, la connaissance de plus en plus précise du fonctionnement cellulaire permit de montrer au début du vingtième siècle que la vie correspond à un nombre limité de réactions chimiques canalisées et ordonnées par des enzymes.

Dans les années mille neuf cent vingt, les biochimistes Alexandre Oparine, né en mille huit cent quatre-vingt-quatorze et décédé en mille neuf cent quatre-vingts, et John Haldane, né en mille huit cent quatre-vingt-douze et décédé en mille neuf cent soixante-quatre, purent proposer indépendamment que des molécules organiques auraient pu se former à l'origine dans une sorte de soupe primitive à partir de précurseurs minéraux, méthane, ammoniac, hydrogène, présents dans l'atmosphère primitive.

Oparine, notamment, mena une série de travaux expérimentaux qu'il présenta dans son premier ouvrage publié en mille neuf cent trente-six puis traduit dans plusieurs langues. Mais d'autres chercheurs proposaient aussi une atmosphère primitive de composition chimique différente, contenant en particulier du dioxyde de carbone.

Des chimistes comme W. Groth et H. Suess et des biologistes comme A. Dauvilliers et E. Desguins proposèrent aussi des hypothèses photochimiques. À partir des années mille neuf cent cinquante, les travaux expérimentaux s'appuyant sur ces modèles vont se multiplier.

Le biologiste Melvin Calvin, né en mille neuf cent onze, rendu célèbre par ses travaux sur la photosynthèse qui lui vaudront le prix Nobel de chimie en mille neuf cent soixante et un, tenta à partir de mille neuf cent cinquante et un de recréer une chimie prébiotique. Il publia une revue des travaux sur le sujet en mille neuf cent soixante et un dans Enzymes L'origine de la vie sur Terre in vitro Chemical Evolution.

En mille neuf cent cinquante-trois, dans le laboratoire du chimiste américain H. Urey, prix Nobel de chimie mille neuf cent trente-quatre pour la découverte de l'eau lourde, Stanley Miller obtint la formation d'acide cyanhydrique et d'acides aminés à partir d'un mélange gazeux soumis à des décharges électriques. Il montrait ainsi pour la première fois que des précurseurs de molécules biologiques peuvent résulter d'une chimie élémentaire de précurseurs minéraux même si l'on sait aujourd'hui que l'atmosphère primitive était moins réductrice que son mélange gazeux expérimental.

Dans les années suivantes, des bases azotées, des acides aminés, des sucres, des nucléosides seront également obtenus et même polymérisés dans les conditions les plus diverses. Le modèle de la soupe prébiotique s'accommode pourtant mal de l'extrême dilution des réactifs en milieu liquide et A. Cairns-Smith et G. Wächtershäuser montrent que l'adsorption et la polymérisation de différentes molécules organiques peuvent se produire sur des surfaces minérales.

Le problème de la compartimentation reste de toute façon posé puisque la membrane cellulaire est commune à tous les êtres vivants qui ont dû l'hériter d'un ancêtre unicellulaire commun. C'est pourquoi Oparine et le chimiste américain Sidney Fox tentèrent de former différents types de gouttelettes limitées par une enveloppe de polymères, des coacervats. Certains se révèlent capables d'abriter des réactions métaboliques élémentaires comme l'accumulation transmembranaire de substances ou le transport d'électrons, certains bourgeonnent ou se divisent, mais on reste cependant loin d'une hypothétique protocellule.

Après la seconde guerre mondiale, la biologie devient moléculaire tandis que sont élucidées la structure des protéines puis celle des acides nucléiques et que le dogme central de la biologie moléculaire est formulé en mille neuf cent cinquante-huit par Francis Crick. Dès lors se pose le problème de l'origine de l'information génétique.

À la fin des années mille neuf cent soixante, Leslie Orgel, Francis Crick et Carl Woese proposent l'hypothèse de molécules d'acide ribonucléique autoréplicatives pour expliquer l'origine du matériel génétique et Sol Spiegelman étudie expérimentalement l'évolution de l'ARN au cours de cycles réplicatifs catalysés par une enzyme.

L. Orgel montre que la réplication des ARN est possible dans différentes conditions et, à partir de mille neuf cent quatre-vingt-dix, il devient possible de faire évoluer, par sélection, des populations de molécules d'ARN. Dès lors, on envisage un monde ancestral à ARN et la découverte par Thomas Cech et Sidney Altman en mille neuf cent quatre-vingt-deux des ribozymes, ARN doués de propriétés catalytiques, ce qui leur vaudra le prix Nobel de chimie en mille neuf cent quatre-vingt-neuf, va dans le même sens.

Il en est de même des propriétés catalytiques de certains ARN des ribosomes, organites cellulaires universels nécessaires à la synthèse des protéines, dont la structure et les fonctions ont été élucidées en deux mille. Dans ce cas, le monde vivant actuel fondé pour l'essentiel sur la relation acide désoxyribonucléique vers acide ribonucléique vers protéines aurait évolué à partir d'un monde vivant où l'ARN remplissait toutes les fonctions.

Chapitre deux : structure cellulaire.

La cellule est l'unité structurelle et fonctionnelle la plus simple en laquelle peut être divisé notre organisme. L'être humain possède plusieurs milliards de cellules. Les cellules se lient en combinaisons diverses constituant les tissus, les organes, puis les systèmes, et enfin l'organisme tout entier. L'étude des cellules est la cytologie.

Les cellules n'ont pas toutes la même forme ni la même durée de vie. Leur forme est liée à leur fonction dans l'organisme, ainsi : les globules rouges ont une forme de disque, les cellules musculaires sont cylindriques, les cellules nerveuses sont ramifiées, les cellules adipeuses sont sphériques.

Chaque cellule forme un compartiment microscopique de l'ordre du micron, millième de millimètre, et est une véritable petite usine dans laquelle chaque élément assure une fonction particulière. Ces éléments sont les organites cellulaires. Ils baignent dans un liquide appelé cytosol.

L'intérieur de la cellule comprend deux grandes parties : le cytoplasme et le noyau, certaines cellules comme les érythrocytes n'en possèdent pas. Tout élément ou espace situé dans la cellule est dit intracellulaire. Tout élément ou espace situé hors de la cellule est dit extracellulaire.

Sous-chapitre a : la membrane cellulaire.

La cellule est entourée d'une enveloppe : la membrane plasmique ou cytoplasmique. Cette dernière assure les fonctions suivantes : elle sert de barrière protectrice entre le milieu intra et extracellulaire, elle transporte des substances du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire et inversement, elle permet la cohésion ainsi que la reconnaissance des cellules entre elles, elle possède des récepteurs qui lui permettent de reconnaître les substances chimiques telles que les hormones, les enzymes, les nutriments et les anticorps. Les antigènes sont situés à la surface de la membrane plasmique. Ceux qui sont situés sur les globules rouges déterminent les groupes sanguins.

Fig. : La forme des cellules du corps (Thibodeau et al., 2022)

Sous-chapitre b : le cytoplasme et les organites.

Le cytoplasme est un gel incluant du cytosol et un certain nombre de petites structures appelées organites. Il se situe à l'intérieur de la membrane plasmique et à l'extérieur du noyau cellulaire.

Les organites ont des fonctions métaboliques bien définies : les ribosomes sont de petites unités de faible diamètre dont le rôle est de synthétiser les molécules de protéines à partir des acides aminés. Ils utilisent pour cela les ordres donnés par le noyau cellulaire. Ils peuvent soit être isolés dans le cytoplasme, soit être intégrés à la surface du réticulum endoplasmique.

Le réticulum endoplasmique, lisse et granuleux, le réticulum endoplasmique granuleux est appelé ainsi car il porte à sa surface des ribosomes. Son rôle est de stocker et de distribuer les protéines synthétisées par les ribosomes aux autres organites ou de les excréter hors de la cellule. Le réticulum endoplasmique lisse ne porte pas de ribosome. Sa fonction est la synthèse des lipides et des lipoprotéines et la mise en réserve du calcium.

L'appareil de Golgi est un organite unique par cellule, situé près du noyau. Sa fonction est de récupérer les protéines synthétisées par les ribosomes, de les trier et de les distribuer de la périphérie de la cellule vers le milieu extracellulaire. Sa fonction est plus importante dans les cellules sécrétoires.

Les mitochondries sont des organites dont la fonction est de fournir l'énergie aux cellules. Ce sont de véritables petites centrales énergétiques. Cette énergie est fabriquée à partir des nutriments apportés à la cellule. Elles sont en plus grand nombre dans les cellules du foie et des muscles qui ont besoin de beaucoup d'énergie.

Les lysosomes sont des vésicules qui contiennent des enzymes lytiques dont le rôle est de détruire les diverses substances qui ont envahi la cellule, par exemple les bactéries. Ils peuvent digérer d'autres organites qui ont été endommagés et qui ne sont plus fonctionnels. On trouve les lysosomes dans les polynucléaires neutrophiles.

Les centrioles ont pour fonction de diriger, tels des aimants, le sens de la division cellulaire.

Les vacuoles sont de petites cavités sphériques et mobiles qui tiennent en réserve des substances dont la cellule aura besoin ou des déchets d'origines diverses.

Sous-chapitre c : le noyau cellulaire.

Presque toutes les cellules contiennent un seul noyau cellulaire, sphérique ou ovoïde, qui se trouve en général près du centre de la cellule, certaines cellules possèdent plusieurs noyaux tels les polynucléaires, d'autres n'en possèdent pas tels les globules rouges. Le noyau est entouré par la membrane nucléaire. Il comprend deux éléments : le nucléole et la chromatine qui baignent dans un liquide, le nucléoplasme.

Le noyau commande l'activité métabolique de la cellule. Il contient les codes qui permettent la synthèse des protéines et la division cellulaire. La chromatine contient quarante-six chromosomes constitués d'acide désoxyribonucléique, ou ADN, porteurs du code génétique, caractères héréditaires. Les instructions pour la fabrication des protéines sont contenues dans des régions particulières de l'ADN que l'on appelle les gènes. Chaque gène possède les informations pour la création d'une protéine spécifique. Les protéines sont constituées d'une suite d'éléments mis bout à bout, les acides aminés.

Selon le nombre et l'ordre dans lequel sont rangés les acides aminés, une protéine spécifique est constituée. Les nucléoles, habituellement au nombre de deux, contiennent de l'acide désoxyribonucléique et de l'acide ribonucléique, ou ARN. Ce dernier décode les informations génétiques en instructions et assure leur exécution. Il peut traverser la membrane du noyau cellulaire.

Chapitre trois : bases moléculaires de la vie.

Les acides nucléiques sont des composés connus depuis le neuvième siècle. On sait qu'ils se trouvent dans les cytoplasmes et dans d'autres organites cellulaires, noyaux, mitochondries, plastes. À la fin du dix-neuvième siècle, on a découvert que ces molécules étaient un polymère formé par l'enchaînement de nucléotides. Les acides nucléiques jouent un rôle fondamental dans le stockage, le maintien et le transfert de l'information génétique.

Il existe deux types d'acide nucléique : l'acide ribonucléique, ou ARN, et l'acide désoxyribonucléique, ou ADN.

Sous-chapitre a : acide désoxyribonucléique, ou ADN.

Support biochimique de l'information génétique chez tous les êtres vivants, à l'exception de quelques virus qui utilisent l'ARN.

L'ADN de tous les êtres vivants possède la même structure, soit deux brins, un brin pour certains procaryotes et virus, constitués par une succession de plusieurs nucléotides. Ce qui distinguera les espèces sera : le nombre de molécules, une molécule dans un virus ou une bactérie, plusieurs molécules dans une cellule, la longueur, quelques milliers de nucléotides ou plusieurs milliards répartis sur plusieurs chromosomes, par exemple chez l'homme, l'ADN nucléaire comprend trois virgule cinq milliards de paires de nucléotides, répartis dans quarante-six chromosomes, et l'homme possède mille fois plus d'ADN qu'Escherichia coli. Les virus possèdent les acides nucléiques les plus courts, ADN ou ARN, de quelques milliers à plusieurs dizaines de millions de nucléotides.

La forme : linéaire ou circulaire, la localisation : ADN séparé ou non du cytoplasme par une membrane nucléaire, la séquence des bases azotées ou de nucléotides qui sera caractéristique de chaque molécule d'ADN, ce sont ces séquences qui joueront un rôle biologique capital, des séquences de bases différentes donneront des messages différents donc des protéines différentes.

Chez les eucaryotes, à l'intérieur de chacune de leurs cellules, les eucaryotes possèdent un noyau, petit sac entouré d'une membrane semi-perméable renfermant les chromosomes. L'homme, ainsi que les animaux, les plantes et les champignons, sont des eucaryotes. Chez les eucaryotes, les gènes sont le plus souvent constitués de deux types de séquence nucléotidique, l'une est dite codante et l'autre non codante. Les parties codantes, appelées exons, portent l'information qui sera directement utilisée pour fabriquer les protéines. Entre les exons se trouvent les introns, non lus lors de la traduction. Du fait de cette disposition alternée exon-intron, on emploie l'expression gène mosaïque.

Chez les procaryotes, l'ADN est situé dans le cytoplasme et constitue un seul chromosome, souvent circulaire. L'ADN est mono ou bicaténaire.

Sous-chapitre b : acide ribonucléique, ou ARN.

Dans les cellules, on distingue plusieurs types d'ARN suivant leur fonction. Les trois types principaux sont : les ARN messagers, les ARN de transfert et les ARN ribosomaux. L'ARN est un acide nucléique constitué d'une seule chaîne de nucléotides, de structure analogue à celle de l'ADN. Il existe cependant des différences chimiques entre ces deux acides nucléiques qui donnent à l'ARN certaines propriétés particulières. L'ARN est produit par transcription de l'ADN.

Sous-chapitre c : les nucléotides.

Le nucléotide est un motif structural de base, monomère, des acides nucléiques, formé de l'assemblage de plusieurs molécules.

Cinq bases majeures, partagées en deux séries, entrent dans la composition des nucléotides et leurs polymères. Elles vont conférer aux composés biologiques dont elles font partie des propriétés capitales.

Les bases pyrimidiques sont formées d'un cycle hexagonal à quatre carbones et deux azotes. Différents substituants viennent s'ajouter sur ce cycle. Les bases pyrimidiques sont au nombre de trois : la cytosine, l'uracile et la thymine.

Les bases puriques sont formées de l'accolement d'un cycle hexagonal à quatre carbones et deux azotes et d'un cycle pentagonal à trois carbones et deux azotes. Différents substituants viennent s'ajouter sur ce cycle. Ces bases sont : l'adénine et la guanine.

La pentose est un sucre simple à cinq carbones. On trouve deux types de pentoses dans les acides nucléiques : le ribose, qui se trouve dans l'ARN, on numérote les atomes de carbones du ribose avec des primes pour éviter la confusion avec les numéros des bases, et le désoxyribose, qui se trouve dans l'ADN. C'est un ribose dans lequel le groupe hydroxyle en position deux prime est remplacé par un atome d'hydrogène.

L'acide phosphorique est un triacide, l'une de ces fonctions sera estérifiée dans l'ADN et l'ARN.

Chapitre quatre : morphologie cellulaire.

La morphologie cellulaire correspond à l'étude de la forme, de la structure externe et interne des cellules. Elle permet de comprendre comment la cellule est organisée et comment sa structure détermine sa fonction.

La cellule animale a une forme régulière ou ronde avec une taille variable comprise entre dix et trente micromètres. Elle est souple grâce à l'absence de paroi rigide. La particularité de la cellule animale est qu'elle ne dispose pas de paroi cellulaire, les lysosomes bien développés, et la membrane plasmique est très dynamique.

La cellule végétale, quant à elle, sa forme est généralement plus régulière et géométrique. Sa taille est souvent plus grande que celle de la cellule animale, entre dix et cent micromètres. La particularité de la cellule végétale est qu'elle dispose d'une paroi rigide qui protège et maintient sa forme, une vacuole centrale très développée qui joue un rôle dans la pression interne, des chloroplastes qui permettent la photosynthèse, les lysosomes ne sont pas bien distincts.

Chapitre cinq : physiologie cellulaire.

La physiologie cellulaire est une branche de la biologie qui étudie le fonctionnement des cellules, c'est-à-dire les processus qui se déroulent à l'intérieur des cellules pour leur permettre de vivre, de se développer, de communiquer et de répondre à leur environnement.

Sous-chapitre un : concepts clés en physiologie cellulaire.

Sous-sous-chapitre a : échanges cellulaires.

La diffusion simple est un mouvement passif des molécules de la zone de forte concentration vers la zone de faible concentration.

La diffusion facilitée est le passage des molécules via des protéines membranaires.

Le transport actif est un transport nécessitant de l'énergie pour déplacer les molécules contre le gradient de concentration.

L'endocytose et l'exocytose sont des processus d'entrée ou de sortie de grosses molécules par invagination ou évagination de la membrane.

Sous-sous-chapitre b : signalisation cellulaire.

La réception des signaux externes, hormones, neurotransmetteurs, par des récepteurs membranaires.

La transmission du signal à l'intérieur de la cellule.

La réponse adaptée, modification de l'expression génétique, activation enzymatique, modification du cytosquelette.

Il existe encore d'autres phénomènes physiologiques tels que le métabolisme cellulaire, la division cellulaire et le processus de la respiration cellulaire que nous étayerons dans les pages suivantes.

Chapitre six : métabolisme cellulaire.

Classiquement, le métabolisme est défini comme l'ensemble des réactions chimiques au sein d'un organisme. Ces réactions permettent la dégradation et la synthèse de molécules appartenant aux trois lignées glucidique, lipidique et protidique ainsi que l'extraction et l'utilisation d'énergie à partir de celles-ci. Le métabolisme constitue un réseau de réactions chimiques strictement coordonnées dans lequel les activités de chaque cellule répondent à ses besoins.

Sa fonction d'usinage à travers ses trois lignées glucidique, lipidique et protidique lui fait assurer un triple rôle.

Sous-chapitre a : premier rôle, établissement de la structure.

La structure réunit l'ensemble des cellules et des tissus édifiant l'organisme ainsi que la capacité fonctionnelle visant prioritairement à sa maintenance, tous ces éléments relevant du potentiel génétique. Cette importance de la structure envers la fonctionnalité comprend notamment : la capacité des molécules à se lier et à réagir avec d'autres, cette propriété, intimement liée à la structure moléculaire, est indispensable à l'exercice de la fonction biologique. Ces interactions chimiques sont particulièrement le fait des enzymes et des molécules-signal, la compartimentation, elle permet d'assurer au niveau des tissus et des organes des fonctions distinctes, prenant ainsi modèle sur l'unité fondamentale de l'organisme, la cellule, où la délimitation est à la fois péri-cellulaire par la membrane plasmique séparative des cellules entre elles, et intracellulaire par sectorisation des fonctions sous la forme des organites et du noyau, celui-ci caractérisant la cellule eucaryote ou cellule dont le génome est encapsulé dans un noyau.

Les propriétés physiques des cellules comme des tissus se manifestent en tant que force mécanique ainsi que flexibilité et fluidité, ce qui permet à certains tissus de fonctionner comme des pompes et des filtres.

Sous-chapitre b : deuxième rôle, la fonctionnalité proprement dite.

Elle est la mobilisation de cette structure et son implication dans le milieu où elle vit. La fonctionnalité œuvre au besoin par des réponses adaptatives de façon soit transitoire par le processus d'adaptation, soit durable par celui alors d'adaptabilité. Cette implication s'avère à double sens, car se joint au maintien de la structure par sa fonctionnalité le réciproque remodelage de la structure induit par la mobilisation fonctionnelle d'interactions avec l'environnement, ainsi source de possibles modifications de la délimitation structurelle, ce dont témoigne l'épigénétique.

Chapitre six : métabolisme cellulaire.

Classiquement, le métabolisme est défini comme l'ensemble des réactions chimiques au sein d'un organisme. Ces réactions permettent la dégradation et la synthèse de molécules appartenant aux trois lignées glucidique, lipidique et protidique ainsi que l'extraction et l'utilisation d'énergie à partir de celles-ci. Le métabolisme constitue un réseau de réactions chimiques strictement coordonnées dans lequel les activités de chaque cellule répondent à ses besoins.

Sa fonction d'usinage à travers ses trois lignées glucidique, lipidique et protidique lui fait assurer un triple rôle.

Chapitre sept : phénomènes de membranes.

La membrane plasmique, dite aussi membrane cellulaire, membrane cytoplasmique ou plasmalemme, est une membrane biologique de très faible épaisseur, entre soixante-quinze et quatre-vingt-dix angströms, qui délimite la cellule. Elle a une structure similaire aux membranes des organites cellulaires et du système endomembranaire de la cellule.

Elle assure des échanges sélectifs de composés minéraux, organiques ou de particules de grande taille avec le milieu extracellulaire en mettant en jeu des protéines transmembranaires, et sert de support de nombreuses activités catalytiques particulièrement dans les cellules photo-autotrophes et les membranes mitochondriales internes. La communication de la cellule s'effectue aussi via la membrane plasmique en impliquant des protéines en tant que récepteurs de signaux extérieurs que la cellule traduit en une réponse physiologique spécifique.

information génétique. Les deux chromatides d'un même chromosome sont reliées au niveau de la région centromérique. Une protéine nommée cohésine joue le rôle de colle et unit les deux chromatides d'un même chromosome.

-Les microtubules se réorganisent pour former le fuseau mitotique.

-L’enveloppe nucléaire se désagrège sous forme de vésicules.

-Des complexes protéiques spécialisés : les kinétochores, se forment au niveau des centromères. Certains microtubules s'accrochent aux kinétochores. Ils seront alors appelés microtubules kinétochoriens. Petit à petit chaque chromosome voit chacune de ses chromatides reliée à un pôle par l'intermédiaire des microtubules. Ceux-ci exerçant des tensions, les chromosomes ont alors des mouvements agités. -La métaphase : C'est le rassemblement des chromosomes condensés à l'équateur de la cellule, pour former la plaque métaphasique (ou équatoriale). Les tensions subies par chacun des kinétochores d'un chromosome s'équilibrent progressivement et ceux-ci s'alignent dans un plan situé à mi-chemin des deux pôles. On observe que les chromosomes sont alignés selon leur centromère. On pense que les kinétochores non accrochés aux microtubules génèrent un signal pour empêcher l'étape prématurée de l'anaphase sans les chromosomes tous alignés. -L'anaphase : est une phase très rapide de la mitose où les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Les fils chromosomiques sur lesquels étaient accrochés les centromères des cellules se détachent et les chromatides se déplacent chacune vers un pôle de la cellule. -La télophase et cytodiérèse: Durant cette période : -Les microtubules kinétochoriens disparaissent. -Les chromatides sœurs commencent à se décondenser. -L'enveloppe nucléaire ainsi que les nucléoles commencent à se reformer. Chez la cellule végétale, la cytodiérèse se réalise par la construction d'une nouvelle paroi, phragmoplaste appelé plus simplement corps intermédiaire entre les deux cellules filles. Cette nouvelle paroi se développe de manière centrifuge : des vésicules golgiennes contenant de la propectine s'accumulent du centre de la cellule vers la périphérie, puis ces vésicules fusionnent pour former le phragmoplaste qui se raccorde à la paroi primaire de la cellule mère, provoquant sa division en deux cellules filles. La paroi primaire et la membrane des deux cellules filles se reforment alors au niveau de cette séparation et le phragmoplaste se différencie en lamelle moyenne.

Figure . Ordre des phases du cycle cellulaire M, mitose ; G1, phase de croissance postmitotique ; D, différenciation en cellules tissulaires dont l'ADN reste non répliqué (G0) ; R, réembryonnisation, par ex. lors de la régénération ; S, réplication de l'ADN ; G2, phase pré-mitotique ; têtes de flèches 1 et 2, points de contrôle (Joëlle et al.,2006)

B- MEIOSE La méiose prend place dans les cellules (diploïdes) de la lignée germinale pour former les gamètes (haploïdes). a- Première division méiotique : division réductionnelle Prophase I L'enveloppe nucléaire disparaît. Les chromosomes bichromatidiens s’individualisent par condensation de leur ADN à partir de la chromatine du noyau. Ils s’associent ensuite par paires de chromosomes homologues. Cet appariement donne des tétrades (car 4 chromatides) aussi appelées bivalents (car 2n chromosomes homologues). Métaphase I Les paires de chromosomes homologues (bivalents) se placent en vis-à-vis de part et d'autre dz la plaque équatoriale. Anaphase I La contraction de la fibre du fuseau achromatique entraîne la disjonction des deux chromosomes homologues de chaque paire et migrent aux pôles opposés, tirés par des microtubules kinétochoriens. Ainsi, en méiose, les chromatides homologues restent attachées au lieu de se séparer comme en mitose.

Télophase I et Cytodiérèse I

On observe une disparition du fuseau mitotique crée en métaphase, puis une séparation et individualisation en 2 cellules par cytodiérèse. b- Deuxième division méiotique : division équationnelle Chaque chromosome étant resté dupliqué (n chromosomes à 2 chromatides), il n'y a pas de réplication de l'ADN et la division se déroule immédiatement. Cette division consiste en une simple mitose classique : pour chaque cellule, on passe de n chromosomes doubles à deux cellules à n chromosomes simples. Prophase II : Phase identique à la prophase I mais brève car les chromosomes sont restés compactés. Métaphase II : Les chromosomes se placent sur la plaque métaphasique par leur centromère. Leur condensation est maximale. Durant cette phase, les microtubules se fixent aux kinétochores. Anaphase II : Les chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent après rupture de leur centromère et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Télophase II : Les quatre cellules haploïdes issues de la méiose possèdent n chromosomes simples.

IX- DIFFERENCIATION CELLULAIRE On appelle cellules souches des cellules indifférenciées capables de s'auto-renouveler, de se multiplier à l’infini et de se différencier en des cellules spécialisées. Ce sont en quelques sortes les « cellules mères » de toutes les autres cellules. Au tout début de la vie, elles permettent de développement complet d'un être humain puis tout au long de la vie, elles permettent telle une réserve naturelle, de reconstituer nos stocks de cellules spécialisées. Ces cellules souches sont naturellement présentes chez l’embryon et dans certains organes ou tissus adultes.

Selon leur origine et leur potentiel de différenciation, on distingue 3 types de cellules souches. - Les cellules souches totipotentes : Ces cellules souches sont issues des toutes premières divisions de l’œuf fécondé (entre la fécondation et le quatrième jour). Elles peuvent se différencier en tous types de cellules de l'organisme et en annexes (placenta, cordon ombilical). Ce sont les seules cellules souches pouvant donner naissance à un embryon capable de s'implanter dans l'utérus et se développer. - Les cellules souches pluripotentes : elles sont issues d'un embryon de 5 à 7 jour suivant une fécondation in vitro (FIV). Elles peuvent donner naissance à plus de 200 types

de cellules représentatifs de tous les tissus de l'organisme. Ces cellules souches embryonnaires sont prélevées sur des embryons surnuméraires obtenus par FIV pour un projet parental, et dont les parents ont signé un consentement pour céder gratuitement l’embryon à la recherche. A ce stade de développement, l’embryon à la forme d’une petite bulle contenant une autre petite bulle. C’est dans cette masse cellulaire interne (MCI=embryoblaste) que se trouve la trentaine de cellules pluripotentes qui donneront toutes les cellules de l’organisme. Ces cellules sont prélevées et placées en culture où elles vont alors se multiplier et, selon leur milieu se culture, se différencier en tel ou tel type de cellules spécialisées : cellules sanguines, cellules du cerveau, cellules du foie, etc. - Les cellules souches multipotentes : Issues de tissus fœtaux ou adultes, elles peuvent donner naissance à un ou plusieurs types cellulaires. Elles participent chez l’adulte au renouvellement des tissus. les cellules souches mésenchymateuses (CSM). Il s’agit de cellules souches adultes présentes dans tout l’organisme au sein du tissu adipeux, de la moelle osseuse, des tissus de soutien des organes, des os, des cartilages, des muscles et pouvant donner naissance à des cellules cartilagineuses, osseuses, graisseuses, à des fibres musculaires, etc - Les cellules souches unipotentes : Issues de tissus adultes, elles ne peuvent donner naissance qu’à un type de cellule. Elles participent également au renouvellement de tous nos tissus. - Les cellules souches pluripotentes induites : ce sont des cellules souches adultes qui ont été reprogrammées génétiquement pour avoir les caractéristiques des cellules souches embryonnaires.

X- L’AUTOCONSERVATION ET L’AUTOREGULATION Les cellules embryonnaires souches (cellules ES) dérivent du bouton embryonnaire qui, avec le trophoblaste, forme le blastocyste pré-implantatoire. Les cellules ES possèdent trois caractéristiques qui les différencient fondamentalement de tous les autres types cellulaires de l’organisme embryonnaire, fœtal ou adulte -elles sont pluripotentes, c’est-à-dire qu’elles sont capables de se différencier dans tous les types cellulaires composant l’organisme adulte, et elles contribuent également à la formation de certains tissus extra-embryonnaires - elles possèdent une activité télomérase élevée et peuvent proliférer de façon infinie sans perdre leurs potentialités de différenciation

- elles possèdent un caractère tumoral, c’est-à-dire qu’elles sont capables de former des tératocarcinomes lorsqu’elles sont isolées du contexte embryonnaire.

a- La voie de signalisation LIF contrôle l'équilibre autorenouvellement- différenciation des cellules es Les cellules ES requierent une cytokine, le LIF (Leukemia Inhibitory Factor) pour se maintenir en autorenouvellement . La fixation du LIF provoque l’hétérodimérisation du récepteur LIFRβ puis le recrutement de kinases de type JAK qui phosphorylent et activent le facteur de transcription STAT3 qui contraint la cellule ES à s’autorenouveler. Ainsi, l’activation du facteur STAT3 est nécessaire et suffisante pour assurer l’auto- renouvellement des cellules ES.

L’hétérodimérisation du récepteur LIFRβ avec le transducteur gp 130 induit également le recrutement de la tyrosine-phosphatase SHP-2, la phosphorylation par les kinases JAK et l'activation des protéines ERK1 et ERK2 . Cependant, cette deuxième voie de transduction dépendante de gp 130 n’est pas nécessaire à la croissance et à l’autore- nouvellement des cellules ES. Au contraire, elle stimule leur différenciation. Une régulation très fine de ces deux voies effectrices permet aux cellules ES de contrôler l’équilibre autorenouvellement-différenciation

Fig : représentation schématique de la voie de transduction LIFR/ gp130 dans les cellules ES (Niwa et al., 1998)

XI- MODES DE REPRODUCTION

Le sexe et la reproduction sont deux processus distincts et qui peuvent être séparés : • La reproduction co • Le sexe consiste en la combinaison de gènes de deux individus différents en un nouvel arrangement. La reproduction, est l’action par laquelle les êtres vivants se multiplient. Elle permet d’obtenir de nouveaux individus afin d’assurer la pérennité de l’espèce. « La fonction génératrice est en même temps placée à la base et au sommet de l’édifice biologique…c’est grâce à elle que la vie se recommence perpétuellement, que l’espèce est contenue dans l’individu, l’infini dans le fini » On distingue deux modes de reproduction : la reproduction sexuée et la reproduction asexuée : 1- La reproduction sexuée Elle est connue chez les végétaux, les bactéries (conjugaison), les unicellulaires et les pluricellulaires. Elle nécessite un mâle et une femelle appartenant à la même espèce. Les cellules sexuelles sont des cellules spécialisées appelées gamètes. L’union des cellules reproductrices mâle et femelle a lieu : -Dans le milieu : fécondation externe (fucus, oursin, truite). -Dans l’organisme : fécondation interne (cerf, poule). Chez les plantes à fleurs (le lys), le pollen produit un tube pollinique qui s’enfonce dans le pistil et conduit les cellules reproductrices mâles jusqu’à l’ovule.

La reproduction sexuée implique une fécondation : l’union d’un gamète mâle (spermatozoïde) avec le gamète femelle (ovule). Il en résulte la formation d’une celluleœuf à partir de laquelle un nouvel individu est obtenu. Il s’agit d’une fécondation interne et donc, d’un accouplement.

La formation des gamètes dont l'étape essentielle est la méiose qui est une série de deux divisions cellulaires est suivie d'une fécondation qui est une fusion cellulaire.

Fig : segmentation de l’œuf (Shier et al., 2021)

1-1 Types de reproduction a- Les ovipares Chez les ovipares, la cellule-œuf est émise dans le milieu extérieur et le développement de l’embryon se fait dans un œuf. Le plus souvent, les œufs sont pondus et abandonnés.

Parfois, ils sont enterrés ou cachés afin de les préserver des prédateurs. Il existe différents systèmes de protection de l’embryon en cours de formation : • Une gangue gélatineuse, par exemple chez • Une enveloppe plus ou moins souple, chez • Une coquille à base de calcaire

La nutrition de l’embryon est assurée par des réserves stockées au préalable dans la cellule- œuf. Par exemple, dans l’œuf de poule, « le jaune » est la cellule-œuf gorgée de réserves nutritives. b- Les vivipares Chez les vivipares, la cellule-œuf se développe dans les voies génitales de la mère. L’embryon va s’implanter et se développer dans l’utérus. C’est le cas des mammifères. La nutrition de l’embryon est assurée par des échanges entre le sang de la mère et celui de l’embryon. Hormis le cas des mammifères de type marsupiaux (avec poche ventrale comme les kangourous), ces échanges se font grâce à un organe embryonnaire : le placenta.

Fig : Fœtus chihuahua et son placenta in-utéro( le plus petit chien) c- Les ovovivipares Certains animaux sont dits ovovivipares car les œufs sont conservés et éclosent dans le corps de la femelle et les petits naissent donc directement. Quelques poissons (les guppys) ou certains reptiles (comme la vipère) pratiquent ce mode reproductif qui augmente les chances de survie de l’espèce par la protection assurée aux œufs. L’embryon puise dans les réserves nutritives initialement stockées dans la cellule-œuf et n’entretient aucun échange avec l’organisme maternel. 2- La reproduction asexuée Encore appelée reproduction végétative, la reproduction asexuée correspond à une simple multiplication cellulaire. On obtient un clone de cellules qui se ressemblent sur tous les points. Elle se déroule sans fécondation et il n’y pas d’intervention des cellules reproductrices.

Dans ce mode de reproduction, les descendants sont identiques sur le plan génétique, aussi bien entre eux qu’avec leur unique parent, tandis que la reproduction sexuée produit des individus différents génétiquement, tant entre eux qu’avec leurs parents.

Ce mode de reproduction est moins répandu chez les animaux que chez les végétaux mais on le trouve néanmoins dans des groupes variés où il coexiste, le plus souvent, avec un mode de reproduction sexuée. C’est notamment le cas chez les hydres d’eau douce, les coraux, certaines méduses et anémones de mer, certains vers et certains insectes. En outre, certains animaux sont capables de régénérer un membre amputé, comme les crabes et les tritons, voire une grande partie du corps, comme les vers de terre.

Enfin, il peut y avoir fragmentation du ou des embryons (polyembryonie) ce qui aboutit à la formation de plusieurs individus identiques génétiquement alors que l’embryon d’origine résulte de la reproduction sexuée. C’est ce phénomène qui est à l’origine des vrais jumeaux ou jumeaux monozygotes dans l’espèce humaine.

La reproduction asexuée des animaux revêt diverses modalités. Il peut s’agir du bourgeonnement de nouveaux individus à partir de l’organisme parental, comme chez l’hydre et chez certaines méduses. Lorsque les nouveaux individus restent unis à l’organisme d’origine, il se forme une colonie, comme chez les coraux. La reproduction asexuée peut aussi résulter du fractionnement de l’organisme en plusieurs parties, comme chez certains vers et chez l’anémone de mer. La parthénogenèse constitue un cas à part. Le terme de parthénogenèse vient du grec parthenos = vierge : elle constitue un mode de reproduction indépendant de la fécondation et donc du spermatozoïde. Le développement parthénogénétique se rencontre en particulier dans l'embranchement des Arthropodes (Insectes notamment), mais aussi chez certains Lézards et chez le Dindon.

Cette modalité est originale car, bien qu’asexuée, elle nécessite des cellules reproductrices. En effet, dans la parthénogenèse, une cellule reproductrice femelle se développe en un nouvel individu sans avoir été fécondée. Par exemple, chez les abeilles, la parthénogenèse est le seul mécanisme de production des mâles, appelés faux-bourdons, alors que les femelles, ouvrières ou reines, résultent de la reproduction sexuée entre la reine et les mâles (chez les abeilles, les reines sont les seules femelles à acquérir la capacité à se reproduire et donc à pondre des œufs).

BIOLOGIE GENERALE II I- LES COMPOSES IMPORTANTS EN BIOLOGIE : PROPRIETES DES ENZYLES ET ACTIVITES ENZYMATIQUES

Les enzymes molécules de nature protéique, catalyseurs des systèmes biologiques, sont de remarquables machines moléculaires qui déterminent le profil de certaines transformations chimiques. Elles assurent aussi la transformation d’une forme d’énergie en une autre. Environ, un quart des gènes du génome humain code pour des enzymes, ce qui témoigne de leur importance pour la vie.

Les enzymes peuvent être répartis en deux groupes : -Enzymes extracellulaires(ou exoenzymes) : elles sont synthétisées à l'intérieur de la cellule, puis sécrétés dans l'espace extracellulaire. -Enzymes intracellulaires(ou endoenzymes): elles sont synthétisées et utilisées entièrement à l'intérieur de la cellule où elles sont généralement liées à des particules subcellulaires ou membranes intracellulaires rendant leur extraction plus difficile. 1- Les enzymes sont des catalyseurs C’est une réaction chimique qui se déroule dans la cellule ou le milieu cellulaire, en présence d’un catalyseur biologique (biocatalyseur), l’enzyme. On écrira une réaction enzymatique de la manière suivante : S + E • [ES] • P + E Il existe essentiellement deux grands types de réactions biochimiques : ▪ Les réactions de dégradation de la matière organique (catabolisme). ▪ Les réactions de synthèse de la matière organique (anabolisme). Substrat : C’est une molécule transformée au cours d’une réaction chimique. Produit : Dans une réaction enzymatique est la molécule résultante de la transformation d’un substrat au cours de cette réaction

Fig. Une réaction enzymatique d’après V. Henri, L. Michaelis et M. Menten. 2-Site actif La fonction des enzymes est liée à la présence dans leur structure d’un site particulier appelé le site actif. Schématiquement, il a la forme d’une cavité ou d’un sillon dans lequel vont se fixer les substrats grâce à plusieurs liaisons chimiques faibles. Une fois fixés, les substrats vont agir et se transformer en produits Le site actif est subdivisé en deux partis : - Le site de liaison : il reconnait la complémentarité de forme avec un substrat spécifique à l’enzyme. - Le site catalytique ; il permet la réaction transformant le substrat en produit.

3- Propriétés des enzymes

❖ Les enzymes modifient la réaction en accélérant sa vitesse. Elles accélèrent les réactions chimiques dans les systèmes biologiques d’un facteur 106 au minimum. ❖ L’enzyme agit à concentration très faible ❖ l’enzyme ne figure pas quantitativement parmi les produits de la réaction. Chaque molécule peut catalyser un nombre illimité de réaction. ❖ L’enzyme ne modifie pas la nature de la réaction ni son équilibre ni son état thermodynamique, elle modifie la réaction en accélérant sa vitesse. ❖ Les enzymes abaissent l’énergie libre d’activation du substrat

Fig : Energie d’activation avec et sans enzyme. ❖ Les enzymes sont des catalyseurs spécifiques, c'est-à-dire qu’en fonction de leur nature, elles n’agissent que sur des composés moléculaires bien précis. Par exemple : les amylases n’agissent que sur les amidons, les protéases n’agissent que sue des protéines.

Toutes les réactions sont contrôlées parune enzyme particulière spécifique de la réaction et souvent de la molécule qui en est le siège. On distingue différents aspects de la spécificité.

II- CELLULE PROCARYOTE Ces formes cellulaires (bactéries, cyanophycées) présentent des structures plus simples que les cellules eucaryotes et ne possèdent pas de véritable noyau. C’est pourquoi on les appelle « procaryotes ». Les procaryotes mènent toujours une vie indépendante, même s'ils forment des colonies regroupant plusieurs millions d'individus, capables d’échanges entre eux. Dans des conditions favorables, une unique cellule procaryote initiale peut se multiplier, et être à l'origine d'une colonie qui comptera au bout de 12 heures une dizaine de milliards de cellules.

Les bactéries sont de petites cellules (0,2 à 3 micromètre de diamètre en moyenne) limitées par une membrane plasmique qui est généralement doublée par une enveloppe externe plus ou moins rigide, la paroi cellulaire, constituée de peptidoglycanes (complexes de protéines et d'oligosaccharides) qui confère à la cellule sa rigidité et sa forme. Certaines bactéries sont en plus entourées extérieurement d'une capsule protectrice, composée d’une couche lipo-polysaccharidique.

Fig : Bactérie (Escherichia coli).

La membrane plasmique est riche en systèmes enzymatiques impliqués dans le métabolisme producteur d'énergie (respiration cellulaire). Ainsi, outre un rôle classique de frontière entre milieux cellulaire et extracellulaire, elle a un rôle dans le métabolisme énergétique qui peut être comparé à celui des mitochondries des cellules eucaryotes.

Il existe un chromosome bactérien unique, le nucléoïde, formé par une molécule circulaire d'ADN , au contact direct du cytoplasme. Le nucléoïde est souvent attaché à une digitation de la membrane plasmique, le mésosoma. Des éléments génétiques extra chromosomiques, les plasmides peuvent aussi porter certaines instructions. Le cytoplasme contient des ribosomes (20 000 à 30 000 par cellule), mais il ne renferme pas les autres organites membranaires observés chez les eucaryotes. Certains procaryotes sont dotés de flagelles, pour se déplacer, ou de pili, pour faciliter l'adhésion et/ou des échanges avec d'autres cellules.

III- CELLULE EUCARYOTE Elle se rencontre chez les animaux et les vertébrés supérieurs. C’est le type de cellule dont la taille est la plus grande (de 2 à 100 micromètre) et l’organisation la plus complexe. En interphase, période caractérisée par un métabolisme particulièrement actif, la cellule eucaryote présente des structures significatives. La cellule eucaryote est limitée par une membrane biologique, la membrane plasmique, qui la sépare de son environnement et qui assure les échanges avec le milieu extérieur. L’intérieur de la cellule est compartimenté par des systèmes membranaires qui définissent différents types d’organites. Le volume cellulaire est structuré par un réseau complexe de molécules protéiques qui forme le cytosquelette (on parle quelquefois de cytomotosquelette).

Un compartiment majeur de la cellule eucaryote interphasique est le noyau, séparé du reste de la cellule, le cytoplasme, par l’enveloppe nucléaire. L’existence d’un noyau est caractéristique de la cellule eucaryote (eucaryote signifie : « qui possède un véritable noyau »).

Fig : Ultrastrucutre d’un archétype de cellule eucaryote en interphase (Collectif 2020, SVT terminale). L’organisation des cellules eucaryote est complexe mais un archétype cellulaire comporte au moins les structures suivantes : - Noyau : il est délimité par l’enveloppe nucléaire, composée de deux membranes biologiques percées de pores qui permettent les échanges avec le cytoplasme. Le volume nucléaire est structuré par le nucléosquelette (ou matrice nucléaire). Le noyau contient un réseau de molécules linéaires d’ADN de 108 pb en moyenne, associées à des protéines, et qui forment les chromosomes dont l’ensemble forme la chromatine. Il renferme également un ou plusieurs nucléoles riches en ribonucléoprotéines (ARN+protéines). Le noyau est le lieu du stockage et de la réplication de l’ADN, de la transcription et de la maturation des ARN. L’essentiel du programme génétique de la cellule est porté par les chromosomes nucléaires. Les échanges entre le noyau et le cytoplasme sont contrôlés au niveau des

complexes de pores de l’enveloppe nucléaire, associés à des éléments du nucléosquelette et du cytosquelette. - Cytoplasme : le cytoplasme représente un ensemble complexe compartimenté en organites, structuré par le cytosquelette, et délimité par la membrane plasmique. Le milieu intérieur de la cellule, la substance fondamentale du cytoplasme, est le hyaloplasme (on parle également de cytosol ou de cytogel, en fonction de son état, plus ou moins liquide ou visqueux). De nombreuses réactions du métabolisme s’y déroulent. Il est sous-tendu par une armature de molécules protéiques formant le cytosquelette, qui a un rôle de soutien, qui organise l’espace cellulaire et qui est impliquée dans les transports intracellulaires et plus généralement dans les mécanismes liés à la motilité de la cellule.

Un vaste réseau membranaire, le réticulum endoplasmique, impliqué dans les fonctions de synthèse et de transport s’y ramifie. On distingue le réticulum endoplasmique lisse (R.E.L), siège du métabolisme lipidique, et le réticulum endoplasmique granulaire (R.E.G) où les membranes sont associées à des particules denses, les ribosomes, qui jouent un rôle essentiel dans la synthèse des protéines.

L'appareil de Golgi forme un second réseau intra cytoplasmique, constitué par un ensemble d'organites membranaires, les dictyosomes, qui participent aussi à diverses activités de synthèse, de transport, de transformation (glycosylation) et de triage. De petites vésicules membranaires, les lysosomes, renfermant de nombreuses enzymes lytiques (hydrolases), exercent leur fonction dans le cadre du catabolisme (digestion cellulaire). D’autres vésicules membranaires, les péroxysomes, contiennent des enzymes permettant l'oxydation de nombreuses molécules organiques.

Un troisième réseau intracytoplasmique correspond au chondriome, qui peut se fragmenter en un ensemble d'organites particuliers, les mitochondries. Les mitochondries sont le siège des phénomènes de la respiration cellulaire, génératrice de l'énergie chimique nécessaire à l'accomplissement des diverses fonctions métaboliques.

Dans les cellules de végétaux verts on observe aussi les chloroplastes où s'effectue la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Les mitochondries et les chloroplastes renferment de l'ADN ; ces organites détiennent donc une petite partie de l'information génétique de la cellule, dont l'essentiel se trouve stocké dans le noyau

Les cellules eucaryotes peuvent mener une vie indépendante, c'est le cas des levures et des protozoaires. Celles-ci doivent donc assurer toutes les fonctions vitales (se nourrir, intégrer et réagir aux variations du milieu, proliférer, ...). Ces cellules sont donc relativement autonomes mais elles dépendent la plupart du temps des autres cellules (rares

sont les cellules ne prélevant que dans le milieu des composés exclusivement inorganiques). Il peut donc exister une interdépendance cellulaire, même pour les êtres unicellulaires. Elles peuvent aussi s'associer en colonies (Gonium), en groupes plus ou moins organisés (Volvox), ou encore former des organismes pluricellulaires.

Au sein d'un organisme pluricellulaire comme l'organisme humain, environ cent mille milliards de cellules (de 1013 à 1015) sont associées pour former des tissus et des organes. Dans l'organisme humain, on reconnaît ainsi plus de 200 types cellulaires distincts. Ces cellules dérivent toutes d'une unique cellule initiale, mais leurs structures sont spécialisées en vue de fonctions précises au sein de l'organisme. Ces cellules sont totalement dépendantes du bon fonctionnement des autres cellules : chacune d'entre elles, bien qu'ayant le même matériel génétique (à de rares exceptions près, les gamètes, les lymphocytes, par exemple), exprime un programme génétique particulier qui la maintient dans une voie de différenciation.

Ce fractionnement des fonctions au sein de l’organisme pluricellulaire nécessite une coordination entre cellules, d'où l'émergence de systèmes de communication entre celles- ci.

IV- ORGANISATION TISSULAIRE L’organisation d’un être humain peut être définie à différentes échelles : l’atome, la molécule, l’organite, la cellule qui est l’unité fondamentale de la structure de l’organisme humain, le tissu, l’organe qui est formé de plusieurs tissus, l’appareil ou système qui est un groupe d’organes avec des fonctions complémentaires ou similaires. L’histologie, ou anatomie microscopique, est l’étude des tissus, à la fois sur un plan descriptif et fonctionnel. L’histologie se situe au carrefour de plusieurs autres disciplines, comme la biologie moléculaire, la biochimie, la biologie cellulaire, la physiologie et l’anatomie.

Le terme de tissu désigne un ensemble de cellules présentant une structure semblable et remplissant une (ou des) fonction commune. Un tissu peut être un tissu simple ou un tissu composé. Dans le corps humain, 4 tissus simples ou primaires peuvent être distingués : 1) le tissu épithélial, qui est un tissu de revêtement (par exemple l’épiderme) ou un tissu glandulaire (par exemple le pancréas exocrine) ; 2) le tissu conjonctif, assurant différentes fonctions comme le soutien, la protection la liaison entre d’autres tissus ;

3) le tissu musculaire (strié squelettique, lisse, cardiaque) dont les contractions permettent le mouvement et 4) le tissu nerveux (central et périphérique) permettant la communication et la régulation au sein de notre organisme.

Un tissu composé, est une combinaison de tissus simples, qui y sont associés morphologiquement et fonctionnellement. Ainsi, la plupart de nos organes contiennent des tissus des 4 groupes primaires, la disposition de ces derniers au sein de l’organe, avec la participation d’éléments vasculaires et d’éléments nerveux, déterminant sa structure et ses capacités fonctionnelles.