Cellule eucaryote

Savais-tu que toutes les formes de vie sur Terre peuvent être classées en deux groupes : procaryotes et eucaryotes ? Et toi, à quel groupe appartiens-tu ? Les cellules procaryotes sont relativement simples et contiennent peu de structures internes, tandis que les cellules eucaryotes sont beaucoup plus complexes et contiennent une grande variété d'organites.

Les cellules eucaryotes sont encore divisées en deux groupes principaux : les cellules végétales et les cellules animales. Les cellules végétales et animales partagent un certain nombre de caractéristiques communes, comme une membrane plasmique, un cytoplasme et des ribosomes. Cependant, elles présentent également plusieurs caractéristiques distinctives que nous verrons dans ce résumé de cours.

Qu'est-ce qu'une cellule eucaryote ?

Une cellule eucaryote est un type de cellule qui contient un noyau distinct et des organites liés à une membrane. Les cellules eucaryotes se trouvent dans les organismes multicellulaires, tels que les plantes et les animaux, mais peuvent également exister sous forme d'organismes unicellulaires, comme les champignons et les protistes. En revanche, les cellules procaryotes, telles que les bactéries, ne possèdent pas de noyau ni d'organites.

Caractéristiques générales des cellules procaryotes et eucaryotes

Nous allons d'abord examiner les similitudes entre ces deux types de cellules. Récapitulons les quatre caractéristiques que l'on retrouve dans toutes les cellules :

• membrane plasmique : la couche externe qui recouvre la cellule et sépare son intérieur du milieu extérieur ;

• cytoplasme : le liquide dans lequel flottent tous les composants internes de la cellule ;

• ribosomes : composants impliqués dans la synthèse des protéines ;

• ADN : le matériel génétique de la cellule.

Différences entre les cellules procaryotes et eucaryotes

Le nom eucaryote vient du grec (eu = vrai, et karyon = noix ou noyau) et signifie « vrai noyau ». Procaryote (également du grec, pro = avant, et karyon) signifie « avant ou antérieur au noyau ». Tu peux déjà deviner l'une des principales différences entre ces deux types de cellules sur la base de leurs noms. Les principales caractéristiques distinctives des cellules eucaryotes que les cellules procaryotes ne possèdent pas sont les suivantes :

• un noyau délimité par une membrane qui renferme le matériel génétique ;

• des organites délimités par une membrane ;

• de l'ADN organisé en plusieurs chromosomes linéaires ou en forme de bâtonnets.

Ainsi, parce que les cellules eucaryotes possèdent un noyau distinct délimité par une membrane, on les appelle des cellules avec un « vrai noyau ». Les organites signifient « petits organes » et remplissent des fonctions spécialisées dans la cellule.

En revanche, les cellules procaryotes possèdent une seule molécule circulaire d'ADN, non pas enfermée, mais seulement concentrée dans une région à l'intérieur de la cellule appelée le nucléoïde, et ne possèdent pas d'organites délimités par une membrane. Certaines cellules procaryotes possèdent une paroi de peptidoglycane et une capsule de polysaccharide en plus de la membrane externe de la cellule. Elles peuvent également avoir des appendices comme des flagelles et des fimbriae qui servent à la locomotion ou à la fixation, et des pili pour un type particulier de reproduction (ces derniers ne sont pas représentés sur la figure 1).

Une autre différence est que les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes (10 - 100 µm) que les cellules procaryotes (0,1 - 5 µm). Comme nous le verrons, la taille des cellules est liée à leur fonction, ce qui explique pourquoi les cellules ne peuvent pas dépasser une limite de taille spécifique.

Dans une petite cellule procaryote, les molécules et les ions peuvent rapidement entrer et se déplacer (ou sortir). Les cellules eucaryotes peuvent être plus grandes car elles possèdent des organites délimités par une membrane qui facilitent le transport intracellulaire des molécules et des ions.

Fig. 1 - Schéma de cellule procaryote montrant les principales caractéristiques des procaryotes

Tableau 1 : Résumé des similitudes et des différences entre les cellules eucaryotes et procaryotes.

Exemples de cellules eucaryotes

Tous les organismes du domaine Eukaryota sont formés par des cellules eucaryotes. Cela inclut les protistes, les plantes, les champignons et les animaux. La plupart des eucaryotes sont unicellulaires (formés par une seule cellule). En revanche, d'autres sont multicellulaires (formés par plusieurs cellules qui créent des tissus différents), et quelques-uns sont coloniaux (formés par plusieurs cellules non différenciées dans des tissus).

Les exemples de cellules eucaryotes peuvent aller d'un organisme entier pour les eucaryotes unicellulaires à toute cellule unique qui forme un eucaryote multicellulaire. Voyons quelques exemples pour chaque groupe :

• protistes : dans le cadre de ce résumé de cours, un protiste est tout eucaryote qui n'est pas une plante, un champignon ou un animal. Certains protistes sont unicellulaires, comme le parasite Plasmodium falciparum, l'une des espèces à l'origine du paludisme. D'autres protistes sont des organismes multicellulaires comme le varech (algue rouge) ;

• champignons : unicellulaires comme la levure et multicellulaires comme les champignons de forêt ;

• plantes : cellules des tissus structurels (comme les fibres), des tissus vasculaires (cellules du xylème et du phloème), des tissus épidermiques (comme les cellules de l'épiderme ou celles qui forment les stomates), etc ;

• animaux : cellules musculaires, squelettiques, épidermiques, cardiaques, reproductives, etc.

Structure d'une cellule eucaryote

Une caractéristique distinctive des cellules eucaryotes est la présence du noyau et des organites, tous deux entourés de membranes. Ces organites fonctionnent comme des zones séparées dans la cellule, remplissant des fonctions différentes et spécialisées. Ainsi, l'intérieur de la cellule est compartimenté dans ces organites.

Cependant, les organites interagissent également les uns avec les autres pour effectuer leur travail, et ils le font à travers la membrane qui les lie. Par conséquent, la fonction assurée par chaque organite représente différentes étapes des processus cellulaires, où ils fonctionnent tous comme un système. Ce complexe dynamique d'organites et de membranes est appelé le système endomembranaire.

Les organites qui composent ce système sont le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, la membrane du noyau, les lysosomes et les vacuoles. Cependant, il ne comprend pas les chloroplastes ni les mitochondries (organites qui transforment l'énergie). Ces deux organites sont également liés à la membrane, mais fonctionnent de manière plus indépendante que les autres organites.

Tous ces organites à l'intérieur de la cellule flottent dans un semi-fluide appelé cytosol, qui remplit l'intérieur de la cellule. Le cytosol et les organites (à l'exception du noyau) se conforment au cytoplasme. L'intérieur du noyau, qui est séparé du cytoplasme, est appelé le nucléoplasme.

Les cellules eucaryotes possèdent également un cytosquelette formé par des composants à base de protéines qui aident à maintenir la forme de la cellule et le transport des matériaux. Les cellules eucaryotes ont une structure plus complexe que les cellules procaryotes et, en raison de leur compartimentation, elles peuvent également exécuter des fonctions métaboliques plus compliquées.

L'hypothèse la plus acceptée indique que les eucaryotes sont issus d'un organisme archée ancestral (ou d'un organisme étroitement lié aux archées). Des preuves suggèrent que cet organisme archée a englouti une bactérie ancestrale qui a finalement évolué en la mitochondrie. Ce processus est connu sous le nom d'endosymbiose.

Schéma d'une cellule eucaryote

Les organismes eucaryotes (protistes, champignons, animaux et plantes) sont formés par des cellules eucaryotes. Ici et dans les sections suivantes, nous nous concentrerons sur les cellules animales et végétales. Bien que les cellules animales et végétales présentent toutes les caractéristiques typiques des cellules eucaryotes, chaque groupe possède quelques composants supplémentaires que l'on ne trouve pas dans l'autre (tableau 2) :

• cellule eucaryote animale : lysosomes (organites qui digèrent les macromolécules) et centrioles (cylindres de microtubules dans le centrosome, impliqués dans la division cellulaire) ;

• cellule eucaryote végétale : vacuoles (vésicules délimitées par une membrane et ayant des fonctions variées), des chloroplastes (organites qui effectuent la photosynthèse) et une paroi cellulaire (couche protectrice recouvrant l'extérieur de la membrane plasmique).

Fig. 2 - Schéma montrant les différences entre les cellules animales et les cellules végétales

Dans la figure 3, nous pouvons voir des cellules animales et végétales réelles à partir d'une image de microscope. Remarque l'épaisse paroi cellulaire qui entoure les cellules végétales, leur donnant un aspect plus uniforme que les cellules animales.

Fig. 3 - Cellules eucaryotes sous le microscope (à gauche des cellules de peau de grenouille et à droite des cellules épidermiques d'oignon)

Tableau 2 : Résumé des organites et des composants des cellules eucaryotes, en comparant les cellules animales et végétales.