Biologie · Chapitre 1 · Fiche 5/5

Cellule animale et cellule végétale : le grand comparatif

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Le fil rouge de cette fiche. Toute la biologie cellulaire tient dans une seule question de tri : « qu'est-ce que j'ai sous les yeux ? ». On va apprendre à ranger n'importe quelle structure vivante dans la bonne case — acaryote, procaryote ou eucaryote — puis, pour les eucaryotes, à trancher entre cellule animale et cellule végétale. Chaque case a ses marqueurs. À la fin, une micrographie ne vous fera plus peur : vous saurez la lire comme un texte.

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1Tailles, échelles et microscopie : pourquoi on ne voit pas une cellule

L'œil humain est trop grossier

Avant de comparer des cellules, il faut pouvoir les voir. Or l'œil en est incapable, et ce n'est pas une question de « bien regarder » : c'est une limite physique.

Définition1.1Pouvoir de résolution (ou pouvoir séparateur)

C'est la distance minimale qui doit séparer deux points pour qu'un instrument (ou l'œil) les distingue comme deux points, et non comme une seule tache. Plus ce nombre est petit, plus l'instrument est performant. Pour l'œil humain, il vaut environ $0.2\,\mathrm{mm}$ .

Une cellule mesure typiquement de $10\,\mathrm{\mu m}$ à $100\,\mathrm{\mu m}$ , soit $0.01\,\mathrm{mm}$ à $0.1\,\mathrm{mm}$ . C'est plus petit que le pouvoir de résolution de l'œil : la cellule tombe donc sous le seuil, invisible à l'œ il nu. D'où la conclusion, valable pour tout le chapitre :

Propriété1.1La cellule est un objet de microscope

Les cellules ne sont observables qu'au microscope. On en a deux grandes familles, selon ce qui « éclaire » l'échantillon : la microscopie photonique (MO, avec de la lumière) et la microscopie électronique (MET, avec un faisceau d'électrons), bien plus résolvante.

Formule1.1Les quatre repères de taille à connaître par cœ ur

\underbrace{0.2\,\mathrm{nm}}_{\text{MET}}\;<\; \underbrace{0.2\,\mathrm{\mu m}}_{\text{MO}}\;<\; \underbrace{10\,\mathrm{\mu m}\text{--}100\,\mathrm{\mu m}}_{\text{cellule}}\;<\; \underbrace{0.2\,\mathrm{mm}}_{\text{\oe il nu}}

où :

MET — microscopie électronique en transmission ; résout jusqu'à $\approx0.2\,\mathrm{nm}$ (niveau moléculaire, voire atomique).
MO — microscopie optique / photonique ; résout jusqu'à $\approx0.2\,\mathrm{\mu m}$ (soit $1000$ fois moins bien que la MET, mais suffisant pour voir une cellule entière et son noyau).
cellule — $10$ – $100\,\mathrm{\mu m}$ : visible en MO, jamais à l'œ il nu.
œ il nu — $\approx0.2\,\mathrm{mm}$ : le plus mauvais des quatre « instruments ».

Remarque

Un moyen mnémotechnique pour l'ordre de grandeur : chaque « saut » ci-dessus vaut à peu près un facteur mille ( $\times 1000$ ). De l'atome à la cellule, puis de la cellule à l'œ il, on monte l'escalier des tailles mille marches à la fois.

La frise des tailles, de l'atome à l'humain

L'échelle du vivant s'étale sur dix ordres de grandeur. On la représente donc en échelle logarithmique (chaque graduation $=\times 10$ ), sinon l'atome et l'humain ne tiendraient jamais sur la même page. Repérez où se placent les instruments : c'est ça qui compte pour un QCM.

<span class="figref">Figure 1</span> — Frise logarithmique des tailles. Chaque graduation vaut dix fois la précédente. En bas, la portée de chaque « instrument » : la MET couvre le monde moléculaire, la MO le monde cellulaire, l'œ il seulement le monde macroscopique. — Figure 1 — Frise logarithmique des tailles. Chaque graduation vaut dix fois la précédente. En bas, la portée de chaque « instrument » : la MET couvre le monde moléculaire, la MO le monde cellulaire, l'œ il seulement le monde macroscopique.

ExempleClasser six objets par taille croissante (piège de QCM classique)

Rangeons du plus petit au plus grand : acide aminé ( $\approx0.8\,\mathrm{nm}$ ) $<$ enzyme (une protéine, $\approx5\,\mathrm{nm}$ ) $<$ ribosome ( $\approx25\,\mathrm{nm}$ ) $<$ virus du SIDA ( $\approx120\,\mathrm{nm}$ ) $<$ mitochondrie ( $\approx1$ – $2\,\mathrm{\mu m}$ $)$ $<$ ovocyte humain ( $\approx120\,\mathrm{\mu m}$ ).
Le fil logique : une enzyme est une protéine, donc plus grosse qu'un acide aminé (son monomère) ; un ribosome est un assemblage de protéines et d'ARN, donc plus gros encore ; l'ovocyte, cellule géante, ferme la marche.

2Trois plans d'organisation : acaryote, procaryote, eucaryote

Tout ce qui est « biologique » ne se vaut pas. On distingue trois grands niveaux d'organisation, du plus dépouillé au plus sophistiqué. La clé qui les sépare est simple : y a-t-il une cellule ? et si oui, y a-t-il un noyau ?

Définition2.1Acaryote — littéralement « sans noyau, et même sans cellule »

Structure biologique qui n'est pas une cellule : ni membrane plasmique délimitant un cytoplasme, ni ribosomes, ni métabolisme propre. Exemple unique : le virus — une capside (coque de protéines) enfermant soit de l'ADN, soit de l'ARN (jamais les deux), parfois entourée d'une enveloppe lipidique volée à l'hôte.

Définition2.2Procaryote — « avant le noyau »

Vraie cellule, mais sans noyau : son ADN (une molécule circulaire, nue) baigne librement dans le cytoplasme. Pas d'organites délimités par une membrane. Possède une membrane plasmique, des ribosomes, et le plus souvent une paroi de peptidoglycane. Exemple : la bactérie.

Définition2.3Eucaryote — « vrai noyau »

Cellule dont l'ADN est enfermé dans un noyau délimité par une enveloppe (double membrane percée de pores). Elle contient de nombreux organites à membrane (mitochondries, réticulum, Golgi…). Deux sous-types : la cellule animale et la cellule végétale — l'objet de cette fiche.

0.98!

<span class="figref">Figure 2</span> — Arbre de décision : deux questions suffisent pour classer, une troisième pour trancher entre animale et végétale. — Figure 2 — Arbre de décision : deux questions suffisent pour classer, une troisième pour trancher entre animale et végétale.

ExempleQu'est-ce qui sépare un virus d'une bactérie ?

On plonge dans l'arbre à la première question. La bactérie est une cellule ; le virus, non. Concrètement, ce qui manque au virus et que possède la bactérie, ce sont les ribosomes (et donc toute synthèse protéique autonome). Le virus a bien un génome, des protéines (sa capside) et parfois des phospholipides (son enveloppe) — mais aucun ribosome. C'est pour cela qu'il est un parasite obligatoire : il doit détourner les ribosomes de sa cellule-hôte.

Attention

Ne confondez pas les deux types de paroi, qui n'ont ni la même composition ni la même signification : peptidoglycane $\rightarrow$ paroi bactérienne (procaryote) ; pectocellulose (cellulose + pectine) $\rightarrow$ paroi végétale (eucaryote). Une cellule animale, elle, n'a aucune paroi.

Tableau de synthèse. On coche « présent » ( $\checkmark$ ) ; les parenthèses signalent une présence atypique ou restreinte.

Présent chez…	Acaryote (virus)	Procaryote (bactérie)	Cellule animale	Cellule végétale
Protection / enveloppes
Capside (coque protéique)	$\checkmark$
Enveloppe lipidique	( $\checkmark$ )
Membrane plasmique		$\checkmark$	$\checkmark$	$\checkmark$
Paroi de peptidoglycane		$\checkmark$
Paroi pectocellulosique				$\checkmark$
Noyau & matériel génétique
Noyau (double membrane)			$\checkmark$	$\checkmark$
ADN	$\checkmark$ $^{*}$	$\checkmark$ (circulaire)	$\checkmark$	$\checkmark$
ARN	$\checkmark$ $^{*}$	$\checkmark$	$\checkmark$	$\checkmark$
Organites (S = simple, D = double membrane)
Ribosome (sans membrane)		$\checkmark$	$\checkmark$	$\checkmark$
Réticulum endoplasmique (S)			$\checkmark$	$\checkmark$
Appareil de Golgi (S)			$\checkmark$	$\checkmark$
Lysosome (S)			$\checkmark$	( $\checkmark$ )
Peroxysome (S)			$\checkmark$	$\checkmark$
Mitochondrie (D)			$\checkmark$	$\checkmark$
Chloroplaste (D)				$\checkmark$
Vacuole (S)			( $\checkmark$ ) petites	$\checkmark$ grande

$^{*}$ Le virus possède soit de l'ADN, soit de l'ARN — jamais les deux à la fois. Chez la cellule végétale, la fonction de digestion du lysosome est assurée par des vacuoles spécialisées — d'où le $(\checkmark)$ .

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3. Le grand comparatif : cellule animale contre cellule végétale
4. Ce que révèle l'observation : turgescence & osmose
5. Mémo final --- ce qu'il faut avoir en tête

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