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    Généralités

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    Tous les organismes sont constitués de cellules. C'est en observant du liège (un tissu végétal) avec un microscopemicroscope rudimentaire que Robert Hooke en 1888 découvrit les cellules.

    Figure 2 - Observations de Robert HOOKE. Le liège est un tissu mort et Hooke n'observait que les limites cellulaires. Le tissu apparaissait formé d'un ensemble d'unités élémentaires en forme de logettes qu'il appela "cellules" par comparaison aux cellules de moines ou de ruches d'abeilles.

    Figure 2 - Observations de Robert HOOKE. Le liège est un tissu mort et Hooke n'observait que les limites cellulaires. Le tissu apparaissait formé d'un ensemble d'unités élémentaires en forme de logettes qu'il appela "cellules" par comparaison aux cellules de moines ou de ruches d'abeilles.

    Chez les organismes eucaryoteseucaryotes (végétaux et animaux), la structure générale et le fonctionnement global de la cellule sont communs. Cependant, cellule animale et cellule végétale se distinguent par quelques caractères qui ont des implications importantes sur la structure et le fonctionnement de l'organisme entier.

    Figure 3 - Cellule animale (à gauche) et cellule végétale (à droite). Les éléments colorés en bleu (membrane plasmique, noyau, mitochondries, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, cytosquelette) sont communs aux deux types cellulaires qui se distinguent par l'existence dans la cellule animale du centrosome ( en rouge), et dans la cellule végétale des plastes (en vert), de la vacuole (en rose), et de la paroi (en violet).

    Figure 3 - Cellule animale (à gauche) et cellule végétale (à droite). Les éléments colorés en bleu (membrane plasmique, noyau, mitochondries, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, cytosquelette) sont communs aux deux types cellulaires qui se distinguent par l'existence dans la cellule animale du centrosome ( en rouge), et dans la cellule végétale des plastes (en vert), de la vacuole (en rose), et de la paroi (en violet).

    La connaissance des cellules a augmenté de manière considérable au cours du siècle grâce au développement de la microscopie (microscopes photoniques et microscopes électroniquesmicroscopes électroniques) et de techniques d'investigations fonctionnelles de plus en plus performantes.

    En microscopie photonique, certains organes végétaux permettent des observations vitales, c'est à dire de cellules vivantes.

    Figure 4 - Observation "in vivo" d'une cellule d'élodée du Canada. On distingue bien la paroi des cellules et, dans le cytoplasme, les chloroplastes verts. Les espaces clairs correspondent à la vacuole. Par contre, on ne distingue ici ni la membrane plasmique ni le noyau.

    Figure 4 - Observation "in vivo" d'une cellule d'élodée du Canada. On distingue bien la paroi des cellules et, dans le cytoplasme, les chloroplastes verts. Les espaces clairs correspondent à la vacuole. Par contre, on ne distingue ici ni la membrane plasmique ni le noyau.

    Les techniques de préparation des échantillons ont amélioré la connaissance de la structure et du fonctionnement cellulaire.

    Figures 5 et 6 - Microscopie photonique. Deux photographies en microscopie photonique d'une coupe transversale d'une jeune tige de soja. A gauche, une technique topographique qui permet de connaître l'organisation générale des cellules. A droite, une technique d'immuno-cytochimie qui en utilisant des anticorps dirigés contre des pectines et marqués par de la fluorescéine, permet de localiser avec précision les pectines. On constate que ces substances se trouvent dans toutes les parois cellulaires mais que, de plus, elles apparaissent au niveau de vésicules dans les cytoplasmes, ce qui permet de réfléchir scientifiquement à leur mode de synthèse et de sécrétion

    Figures 5 et 6 - Microscopie photonique. Deux photographies en microscopie photonique d'une coupe transversale d'une jeune tige de soja. A gauche, une technique topographique qui permet de connaître l'organisation générale des cellules. A droite, une technique d'immuno-cytochimie qui en utilisant des anticorps dirigés contre des pectines et marqués par de la fluorescéine, permet de localiser avec précision les pectines. On constate que ces substances se trouvent dans toutes les parois cellulaires mais que, de plus, elles apparaissent au niveau de vésicules dans les cytoplasmes, ce qui permet de réfléchir scientifiquement à leur mode de synthèse et de sécrétion

    Il en est de même en microscopie électronique qui permet, de plus, d'accéder, grâce à des grossissements plus forts, à des informations plus précises.

    Figures 7 et 8 - Ultrastructure de cellules (cellules méristématiques) de jeune racine de pois. A gauche, un contraste topographique met en évidence la structure de la plupart des organites cellulaires ; on distingue le noyau et dans le cytoplasme, des vésicules claires (jeunes vacuoles) des organites gris (mitochondries) et des organites plus foncés contenant une inclusion blanche (proplastes) ; la paroi cellulaire qui entoure la cellule n'est pas contrastée. A droite, une technique cytochimique spécifique des polysaccharides, montre que les proplastes contiennent de l'amidon et que la paroi est constituée de cellulose

    Figures 7 et 8 - Ultrastructure de cellules (cellules méristématiques) de jeune racine de pois. A gauche, un contraste topographique met en évidence la structure de la plupart des organites cellulaires ; on distingue le noyau et dans le cytoplasme, des vésicules claires (jeunes vacuoles) des organites gris (mitochondries) et des organites plus foncés contenant une inclusion blanche (proplastes) ; la paroi cellulaire qui entoure la cellule n'est pas contrastée. A droite, une technique cytochimique spécifique des polysaccharides, montre que les proplastes contiennent de l'amidon et que la paroi est constituée de cellulose

    Les plantes sont des organismes fixés qui ne peuvent se déplacer. Elles sont donc tributaires pour leur nourriture de leur environnement immédiat. Ce sont les caractéristiques de leurs cellules qui sont à l'origine de leur immobilité (présence d'une paroi). Ce sont également ces caractéristiques qui leur permettent de résister aux variations de l'environnement (vacuolevacuole et équilibre hydrique) et de s'alimenter (chloroplasteschloroplastes et photosynthèsephotosynthèse).

    Nous allons nous intéresser à ces trois compartiments avec un peu plus de détails :

    - La vacuole : elle représente un espace très important dans la plupart des cellules végétales. Elle est entourée d'une membrane, le tonoplaste et contient une solution. Qui peut jouer un rôle de détoxification ou de réserve ou contribuer à la régulation de l'équilibre hydrique de la cellule

    - La paroi cellulaire : elle constitue un des éléments essentiels de la cellule végétale. Lorsque la cellule est jeune, sa paroi est appelée paroi primaire. Cette paroi est le lieu des échanges intercellulaires. Elle donne à la cellule sa forme et ses caractéristiques structurales. Elle permet également sa croissance. Au cours du développement du végétal, elle participe à la différenciation cellulaire et permet aux cellules de privilégier certaines fonctions.

    - Les plastes : ils sont, comme les mitonchondries, des organitesorganites semi-autonomes qui possèdent un matériel génétiquematériel génétique (ADNADN plastidial) et la machinerie nécessaire à la synthèse de protéinesprotéines (ribosomesribosomes). Il en existe plusieurs sortes dont les deux principaux sont les chloroplastes et les amyloplastes. Tous proviennent de la différenciation de proplastes dans les cellules jeunes méristématiques.