La théorie cellulaire est l'un des principes fondamentaux de la biologie. Les scientifiques allemands Matthias Schleiden, Theodor Schwann et Rudolph Virchow ont été crédités de la formulation de cette théorie. La théorie cellulaire stipule que tous les organismes biologiques sont soit unicellulaires, soit multicellulaires. Les cellules sont l'unité de base de la vie, et toutes les cellules proviennent de la vie préexistante. En 1839, Schwann et Schleiden articulèrent formellement cette théorie. Il est devenu le fondement de la biologie moderne.
La formulation de la théorie cellulaire
En 1838, alors que Matthias Schleiden et Theodor Schwann prenaient un café après le dîner, ils discutèrent de leurs études sur les cellules. Ils ont trouvé des similitudes entre les cellules végétales étudiées par Schleiden et les cellules animales observées par Schwann. Par la suite, les deux scientifiques du laboratoire de Schwann surveillent de près les échantillons. En 1839, Schwann a publié un livre sur les cellules végétales et animales, résumant les observations de ses expériences en 3 principes. Premièrement, les cellules sont l'unité de structure, de physiologie et d'organisation des organismes vivants. Deuxièmement, les cellules maintiennent une double existence en tant qu'unité distincte et élément constitutif de la construction des organismes. Enfin, les cellules se forment par formation de cellules libres tout comme la formation de cristaux. Rudolph Virchow a déterminé plus tard que le troisième principe était faux avec son puissant dicton de « Omnis cellula e cellula » (Toutes les cellules ne proviennent que de cellules préexistantes).
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Les principes modernes de la théorie cellulaire
Plusieurs études et expériences menées par d'autres scientifiques ont amélioré la théorie cellulaire. Les principes modernes de la théorie cellulaire stipulent que tous les organismes vivants sont constitués de cellules et que la cellule est l'unité fonctionnelle et structurelle de tous les organismes vivants. De plus, les cellules proviennent de cellules préexistantes par division. Au cours de la division cellulaire, les cellules transmettent des informations héréditaires (ADN) aux autres.
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Exceptions
Il existe diverses exceptions à l'interprétation moderne de la cellule. Certains scientifiques considèrent les virus comme des êtres vivants même s'ils ne sont pas constitués de cellules. Bien que les virus aient plusieurs caractéristiques de la vie, la définition de la théorie cellulaire ne les considère pas comme vivants. De plus, l'origine de la première cellule est inconnue. Il n'y avait pas de cellules préexistantes avant la première car la définition de la cellule omet cet aspect. Les chloroplastes et les mitochondries ont également leur propre matériel génétique unique et se reproduisent indépendamment.
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Certains des points de repère dans l'étude de la biologie cellulaire
1595 : Jansen crée le premier microscope composé
1626 : Redi suggère que les êtres vivants ne proviennent pas de générations spontanées.
1838 : Schwann et Schleiden proposent la théorie cellulaire.
1858 : Rudolf Virchow explique que les cellules ne se développent qu'à partir de cellules existantes
1869 : Miescher isole l'ADN
1883 : la théorie chromosomique de l'hérédité
1939 : Siemens fabrique le premier microscope électronique à transmission commercial
1952 : Gey et ses collègues ont décrit une lignée cellulaire humaine continue.
1953 : Watson, Crick et Wilkins ont proposé la structure de la double hélice d'ADN.
1965 : Cambridge Instruments fabrique le premier microscope électronique à balayage commercial
1981 : Production de mouches des fruits et de souris transgéniques et détermination d'une lignée de cellules souches embryonnaires de souris.
2000 : La séquence d'ADN du génome humain rédigée
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Les bases de la cellule
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules et dépendent de celles-ci pour fonctionner. La cellule contient des organites qui exécutent des fonctions spécifiques nécessaires au fonctionnement cellulaire normal. Les cellules ont également des ADN et des ARN, qui sont l'information génétique nécessaire pour diriger les activités cellulaires. Cependant, toutes les cellules ne se ressemblent pas. Par exemple, les cellules peuvent être largement classées en deux types : les cellules eucaryotes et procaryotes. Les cellules eucaryotes ont des organites liés à la membrane, y compris un noyau. Les cellules eucaryotes comprennent les cellules animales, végétales et fongiques. Les eucaryotes (organismes à cellules eucaryotes) peuvent être unicellulaires ou multicellulaires. Les cellules procaryotes n'ont pas de noyau ni aucun autre organite lié à la membrane. Les procaryotes (organismes avec des cellules procaryotes) comprennent les bactéries et les archéens.
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Reproduction cellulaire
La reproduction cellulaire est le processus par lequel les cellules existantes se divisent pour former de nouvelles cellules. Lorsqu'une cellule se divise, elle crée une copie de tous ses chromosomes et l'envoie à la cellule nouvellement créée. Une cellule eucaryote se développe et se reproduit à travers une séquence complexe d'événements appelés cycle cellulaire. La cellule peut se diviser soit par les processus de méiose ou de mitose. Par exemple, les cellules sexuelles se reproduisent par méiose, tandis que les cellules somatiques se répliquent par mitose. Une cellule procaryote se reproduit principalement par fission binaire, qui est un type de reproduction asexuée. Certains organismes supérieurs se reproduisent également par reproduction asexuée. Par exemple, les plantes, les champignons et les algues se reproduisent de manière asexuée par la formation de spores, tandis que les animaux se reproduisent de manière asexuée par bourgeonnement, régénération, parthénogenèse et fragmentation.
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Processus cellulaires : respiration cellulaire et photosynthèse
Les cellules exécutent de nombreux processus cruciaux qui sont essentiels à la survie d'un organisme. Ces processus cellulaires aident les organismes à acquérir l'énergie stockée dans les nutriments qu'ils consomment. La respiration cellulaire et la photosynthèse sont les processus vitaux que la plupart des organismes vivants effectuent pour obtenir de l'énergie utilisable de la nature. La plupart des animaux remplissent leurs besoins énergétiques via la respiration cellulaire, tandis que les plantes, les algues et les cyanobactéries préparent leur propre nourriture grâce à la photosynthèse. Le processus de photosynthèse aide à convertir l'énergie lumineuse du soleil en énergie chimique (glucose). Ensuite, les cellules végétales subissent une respiration cellulaire, créant des molécules d'ATP. Le glucose produit par ce processus est la source d'énergie utilisée à la fois par les organismes photosynthétiques et les organismes qui les consomment lorsque ces derniers subissent la respiration cellulaire pour obtenir des molécules d'ATP.
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Processus cellulaires : endocytose et exocytose
Les cellules effectuent les processus de transport actif de l'exocytose et de l'endocytose pour sécréter des produits chimiques, expulser les déchets et libérer de l'énergie. Endocytose: Dans ce processus, la cellule ingère des molécules telles que des molécules polaires et des protéines à travers sa membrane plasmique hydrophobe. Plusieurs cellules eucaryotes effectuent ce processus pour digérer les substances alimentaires en les entourant. Exocytose : Dans ce processus, la cellule expulse les molécules digérées et d'autres substances qui sont trop grosses pour traverser sa structure membranaire. La fusion membrane plasmique et membrane vésiculaire accompagne cette expulsion. Les mécanismes de base de ces deux processus sont similaires car ils facilitent le transport des molécules entre les cellules.
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Processus cellulaires : migration cellulaire
La migration cellulaire est essentielle pour établir et maintenir la bonne organisation des organismes vivants multicellulaires. La formation de tissus au cours des processus de cicatrisation, de développement embryonnaire et de réponses immunitaires nécessite un mouvement orchestré des cellules dans des directions spécifiques. Des signaux externes, qui peuvent être chimiques ou mécaniques, provoquent une migration cellulaire. Certains processus, tels que la mitose et la cytokinèse, nécessitent également une migration cellulaire.
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Processus cellulaires : réplication de l'ADN et synthèse des protéines
Le matériel génétique doit être répliqué pour chaque nouvelle cellule afin de recevoir le nombre correct de chromosomes. La réplication de l'ADN est un processus par lequel l'ADN se copie pendant le processus de division cellulaire. Ce processus suit les étapes d'initiation, d'élongation et de terminaison, qui impliquent des enzymes de réplication et des ARN. Ce processus est vital pour plusieurs autres processus, y compris la division cellulaire et la synthèse des chromosomes. Il est également crucial pour la croissance et la réparation des cellules.
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