Procaryotes, cellules animales et végétales

Tu sais maintenant observer et mesurer. Il reste à reconnaître ce que tu observes. Dans cette leçon, tu compares les grands plans d'organisation des cellules : les procaryotes, comme les bactéries, et les eucaryotes, qui regroupent les animaux, les plantes, les champignons et beaucoup d'êtres faits d'une seule cellule. Tu vas construire une grille simple qui te permettra, face à une image inconnue, de dire en quelques secondes s'il s'agit plutôt d'une bactérie, d'une cellule animale, d'une cellule végétale ou d'une levure, et surtout de justifier ta réponse.

Commence par l'ordre de grandeur, c'est ce que tu remarques en premier. La bactérie de l'intestin la plus étudiée, Escherichia coli, mesure environ deux micromètres de long ; une cellule de ton foie, une vingtaine de micromètres de large. Mais la vraie ligne de partage tient à la façon dont l'ADN est rangé. Chez les eucaryotes, animaux, plantes, champignons et beaucoup d'êtres unicellulaires, l'ADN est enfermé dans un noyau, et le reste de la cellule est cloisonné en compartiments limités par des membranes : mitochondries, réticulum, appareil de Golgi. Chez les procaryotes, bactéries et archées, aucune enveloppe : l'ADN forme une masse repliée, le nucléoïde, directement dans le cytoplasme, et aucun compartiment intérieur n'est entouré de membrane.

Prends une pointe de cuillère de yaourt nature, dilue-la dans un peu d'eau, fais un frottis et colore-le. À fort grossissement, tu vois des bâtonnets et de petites sphères en chaînettes : ce sont les bactéries qui ont transformé le lait. Décris maintenant une bactérie de l'extérieur vers l'intérieur. Chez certaines espèces, une capsule de sucres l'aide à coller aux surfaces et à échapper aux globules blancs. Vient ensuite la paroi, dont la pièce maîtresse est le peptidoglycane, un filet de sucres reliés par de courts peptides : c'est lui qui l'empêche d'éclater quand l'eau entre. Sous la paroi, la membrane plasmique. Certaines bactéries portent un flagelle qui tourne comme une hélice, d'autres des pili, poils courts qui servent à s'accrocher ou à échanger de l'ADN. À l'intérieur, leurs ribosomes ne sont pas construits comme les nôtres, et des antibiotiques comme la doxycycline exploitent cette différence.

Reviens à ton frottis de joue coloré au bleu de méthylène. Ce qui frappe d'abord, c'est le contour : irrégulier, parfois plié, comme une feuille de papier froissée. Aucune paroi ne tient ces cellules ; seule la membrane plasmique les limite, et cette souplesse permet à d'autres cellules animales de ramper ou d'avaler des particules. Les autres signes ne se voient qu'au microscope électronique. Près du noyau, deux petits cylindres disposés en équerre, les centrioles, marquent le centre d'où partent les microtubules : les plantes à fleurs n'en ont pas. Dans le cytoplasme, de petits sacs remplis d'enzymes digestives, les lysosomes, que tu retrouveras au module 3.

Détache avec une pince la fine peau transparente qui couvre l'intérieur d'une écaille d'oignon. Monte-la dans une goutte d'eau iodée. Tu vois un pavage de grandes cellules allongées, collées les unes aux autres, chacune avec un noyau coloré. Leur contour net, c'est la paroi de cellulose. L'oignon est un bulbe qui pousse sans lumière : ses cellules n'ont pas de chloroplastes. Pour en voir, prends une feuille très fine, comme une feuille de mousse. Regarde enfin où se trouve le noyau : collé contre la paroi, poussé par une vacuole pleine d'eau qui réduit le cytoplasme à un mince liseré sur les bords.

Les champignons sont des eucaryotes, mais ils ne ressemblent tout à fait ni aux animaux ni aux plantes. Comme les plantes, ils ont une paroi, mais elle est faite surtout de chitine, et non de cellulose. Comme les animaux, ils n'ont pas de chloroplastes : ils se nourrissent de matière organique. La levure de boulangerie en est un bon exemple. Dilue un peu de levure dans de l'eau tiède sucrée, attends une demi-heure et observe : certaines cellules portent une petite bosse. C'est un bourgeon, une nouvelle cellule en train de se former. Les moisissures, elles, forment de longs filaments.

Voici une grille en trois questions à garder sous la main. Première question : vois-tu un noyau entouré d'une membrane ? Si non, et si l'objet ne mesure qu'un ou deux micromètres, pense procaryote. Si oui, c'est un eucaryote. Deuxième question : y a-t-il une paroi ? Si le contour est souple et irrégulier, sans paroi, c'est une cellule animale. Troisième question, pour les cellules à paroi : y a-t-il des chloroplastes ? Oui, avec une vacuole qui plaque le noyau contre le bord : cellule végétale. Non, avec des cellules qui bourgeonnent ou s'alignent en filaments : champignon. Attention aux exceptions : une cellule de racine n'a pas de chloroplastes, et le globule rouge humain mûr n'a plus de noyau.

Pour conclure ce module, garde ces repères. Les procaryotes n'ont pas de noyau et restent petits, de l'ordre du micromètre. Les cellules animales n'ont pas de paroi : leur contour est souple, et le microscope électronique y montre des centrioles et des lysosomes. Les cellules végétales ont une paroi de cellulose, souvent des chloroplastes et une vacuole qui repousse le noyau sur le côté. Les champignons ont une paroi de chitine et pas de chloroplaste. Justifie toujours ton identification par au moins trois critères. Dans le lab, tu vas observer ou choisir trois cellules, mesurer leur taille réelle et les identifier avec cette grille.