1.2. L'organisation à l'échelle cellulaire

Au niveau microscopique, chaque organe se compose d'un très grand nombre de cellules de types différents. Un ensemble de cellules de même type forme un tissu
Chaque cellule est une unité qu'il faut considérer comme un "être" vivant en soi. Elle possède en effet toutes les caractéristiques du vivant :

• Elle nait, vieillit et meurt.
• Pour maintenir son intégrité, elle consomme de l'énergie et de la matière
• Elle est capable de se reproduire

Tous les êtres vivants sont constitués de cellules.

Certains ne sont formés que d'une seule cellule qui assure à elle seule toutes les fonctions de l'organisme, par exemple les levures, les bactéries ou les protozoaires comme l'amibe ou le plasmodium.
D'autres organismes sont pluricellulaires, c'est-à-dire composés d'un grand nombre de cellules souvent différenciées.

Des exemples d'être vivant unicellulaire

Un champignon unicellulaire, la levure	Un protozoaire libre, l'amibe (amoeba proteus)	Un parasite unicellulaire: le plasmodium, responsable de la malaria
Un champignon unicellulaire, la levure	Une amibe vue au microscope optique	le protozoaire parasite responsable de la malaria : plasmodium falciparum

Répartition des unicellulaires et pluricellulaire dans le monde vivant (A. Duco 2005)

les trois grandes sortes de cellules (SARDET Christian ; KLEINER Véronique 2006)

La cellule est la plus petite unité du monde vivant. Elle constitue un être vivant microscopique qui dépense de l'énergie, s'alimente et respire, qui communique avec son environnement (d'autres cellules) et qui se reproduit parfois en se divisant. Elle prélève des matériaux dans son milieu de vie et les utilise au cours de réactions chimiques qui constituent son métabolisme.

schéma d'une cellule Une cellule est toujours délimitée par une membrane plasmique (ou membrane cellulaire) qui sépare un milieu intracellulaire - le cytoplasme - dont la composition est différente du milieu externe. Par son activité, la membrane assure les échanges entre les milieux intérieur et extérieur tout en maintenant une différence entre eux. La différence de composition disparait à la mort de la cellule.

Chaque cellule possède en général un vrai noyau qui dirige les fonctions du cytoplasme et de la membrane. On distingue à ce propos deux grands types d'organismes:

• Les Eucaryotes possèdent des cellules dont le cytoplasme contient un noyau limité par une enveloppe - la membrane nucléaire- qui contient de longs filaments d'ADN. Ces filaments sont le support matériel de l'information génétique. Ils apparaissent sous la forme de chromosomes bien visibles lorsqu'ils se condensent. Cependant, la plupart du temps, ils apparaissent comme une masse plus ou moins homogène.
• LeséProcaryotes regroupent le monde immense des bactéries. Ce sont des cellules qui n'ont pas d'enveloppe nucléaire et donc pas de noyau distinct. Leur matériel génétique flotte dans le cytoplasme.

Les êtres vivants passent au cours de leur développement par un stade unicellulaire. Bien que les milliards de cellules qui nous composent sont issues d'une même cellule-oeuf, elles ne sont pas identique ! Ce sont en grande majorité des cellules différenciées. Chaque cellule effectue une tâche précise pour laquelle elle est adaptée.
Il existe ainsi 200 types de tissus que l'on peut classer grossièrement en 5 catégories:

• Les tissus de revêtement, appelés aussi épithélium, par exemple l'épiderme
• Les tissus glandulaires, qui contiennent des cellules spécialisées dans la production et la sécrétion de substance
• Les tissus musculaires, responsables de toutes les formes de mouvement, comme le coeur ou nos muscles squelettiques
• Les tissus conjonctifs, qui servent au remplissage, par exemple le tissu osseux, le derme de la peau, le tissu adipeux ou le sang !
• Les tissus nerveux ou neurones, spécialisés dans l'acheminement des informations (nerfs) et la perception (organe des sens)

Nous sommes pluricellulaires ! Dans l'intérieur de notre corps s'activent prés de 50'000 milliards de cellules. "
50'000 milliards de cellules !
Votre corps comporte 7'000 fois plus d'individus que la population mondiale !/.../
Vu leur grand nombre, chacune se débrouille par elle-même. Elles fabriquent leur énergie, se réparent continuellement tout en réalisant un travail précis. mais elles ne peuvent subsister seules sans l'aide de leurs compagnes. La taille des cellules varie considérablement. la cellule la plus petite, le globule rouge, fait seulement 7 micromètres.
Chez les filles, l'ovule, une cellule géante produite par les ovaires, possède un tour de taille de presque 1000 micromètres." (A Giordan et al. 1997, p. 19)

Comment reconnaître les différents types de cellules ?

Il y a un lien entre la fonction d'une cellule ou d'un tissu et sa forme et sa disposition.

Caractéristiques des principaux tissus

type	fonction	caractéristique	exemple en image
épithélium de revêtement	protection, recouvre les organes	cellules collées les unes aux autres, de formes réguliéres, sans espace entre elles	une seule couche de cellule (Sandrine heusser 2008)
épithélium de revêtement (autre exemple)	protection, recouvre les organes	cellules collées les unes aux autres, formes irréguliéres, sans espace entre elles	é plusieurs couches de cellules (Sandrine heusser 2008)
épithélium glandulaire	produit des substances et les rejette dans le corps	cellules isolées ou regroupées "en paquet" autour d'un canal d'évacuation, sans espace entre elles, noyau assez grand	(Sandrine heusser 2008)
tissu conjonctif	remplissage et stockage	grosses cellules contenant des substances en réserve	Tissu graisseux, avec les adipocytes (Sandrine heusser 2008)
tissu musculaire	mouvement	cellules allongées, capables de se raccourcir, aspect strié et régulier, limite des cellules peu visible	(Sandrine heusser 2008)
tissu nerveux	transport d'information	cellule avec un "corps" contenant le noyau et un ou plusieurs prolongements très longs et fins, comme des câbles	(Sandrine heusser 2008)

Tous les êtres vivants pluricellulaires possèdent des cellules souches. (Lennart Nilsson 1999) Elles sont à l'origine de tous les tissus.
Une cellule souche est une cellule qui reste capable de se diviser tout au long de la vie, assurant le renouvellement cellulaire d'un individu. La division d'une cellule souche produit une nouvelle cellule souche (cellule de réserve) et une cellule s'engageant dans un processus de différenciation qui la conduira à remplir une fonction précise.

Une division cellulaire avec réduction du nombre de chromosomes

Lorsqu'une cellule-souche se multiplie, elle produit auparavant un double exact de ses chromosomes. Lorsqu'elle se scinde en deux, elle produit deux cellules-filles avec le même contenu génétique. C'est la mitose.

Les étapes de la multiplication d'une cellule - la mitose

Mitose en image réelle	Schéma de la mitose
(CL Morel et al. 1992)	(CL Morel et al. 1992)

Il existe diverses catégories de cellules souches

On distingue quatre catégories de cellules souches en fonction de la diversité des types cellulaires auxquels peuvent donner naissance. Celles qui ont le plus de possibilités sont celles qui apparaissent au tout début de notre vie...

• Les cellules souches totipotentes (=tout le potentiel !) peuvent donner naissance à un individu complet, car elles sont, comme l'oeuf, capables de participer à la formation de tous les tissus d'un individu adulte ainsi qu'à celle du placenta. Ce sont les premières cellules de l'embryon
• Les cellules souches pluripotentes peuvent donner pratiquement tous les types cellulaires.
• Les cellules souches multipotentes ne produisent qu'un nombre restreint de types cellulaires (exemple : les cellules souches de la moelle osseuse donnent naissance aux globules rouges, aux différentes sortes de globules blancs et aux plaquettes). Ce sont des cellules souches dites "adultes" que l'on peut prélever à la naissance, sur le cordon ombilical du nouveau-né.
• Les cellules souches unipotentes ne produisent qu'une seule sorte de cellules différenciées (exemple : cellules souches utilisées pour les greffes de peau).

Soigner avec des cellules souches ?

Le principe est à priori simple : en cas de défaillance de certains organes, ou cellules de notre corps, pourquoi ne pas "reconstruire" la partie abîmée à partir des cellules souches du patient ? La réalité est bien plus complexe: la culture des cellules souches au laboratoire est encore loin d'être maîtrisée. D'autre part, les mécanismes de différenciation cellulaires sont encore très mal connus aujourd'hui. Enfin, les cellules souches les plus intéressantes du point de vue thérapeutique sont celles qui sont inaccessibles - celles de l'embryon.
(Anonyme 2002) Le prélèvement et l'expérimentation sur des cellules souches embryonnaires est sévérement réglementé, voire interdit pour des raisons éthiques bien compréhensibles. La recherche sur les embryons humains fait l'objet d'une législation, qui varie suivant les pays. La législation suisse interdit par exemple la fabrication d'embryons surnumeraire

Lecture conseillée

Les greffes: implantation de cellules L'aventure du vivant, p.182-183: