I- DEFINITION DE LA BIOLOGIE:

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1 I- DEFINITION DE LA BIOLOGIE: Etymologiquement, la biologie est l étude de la vie. Bios : vie et logos : science, donc la biologie est la science étudiant le phénomène vivant. La biologie regroupe un ensemble de sciences dites : naturelles, telles que : la zoologie, la botanique, la physiologie..etc. La biologie cellulaire, ou cytologie, est une discipline de la biologie étudiant les cellules et leurs organites, les processus vitaux qui s'y déroulent ainsi que les mécanismes permettant leur survie (reproduction, métabolisme, communication, mort cellulaire ). La biologie cellulaire (cytologie), est la science qui étudie les unités structurales et fonctionnelles communes à l'organisation de tous les êtres vivants. Une cellule représente l'unité fondamentale de tout être vivant, c'est la plus petite portion de matière vivante qui peut s'isoler et se reproduire. L'histologie est, quant à elle, l'étude des cellules mais à un niveau supérieur, c'est-àdire au niveau des agencements de cellules en tissus et de leurs interactions. Les premiers microorganismes furent vus et décris par Antonie van Leeuwenhoek ( ), un marchand de draps du Pays-Bas. En exerçant son métier, Antonie van Leeuwenhoek, cherche à améliorer le pouvoir grossissant des loupes, il inventa un microscope simple obtenant de forts grossissements (300 ), c est le premier microscope optique (ou microscope photonique), observant tout ce qui lui tombait sous la main, la biologie cellulaire était née. II - TECHNIQUES UTILISEES DANS LA BIOLOGIE CELLULAIRE: La biologie cellulaire utilise de nombreuses techniques pour étudier la morphologie cellulaire. La technique principale reste toutefois la microscopie. C'est le microscope qui a permis aussi la naissance de la biologie cellulaire au 17 ème siècle et il reste toujours le principal moyen d'études. Le microscope s'est aujourd'hui diversifié pour améliorer la visualisation des structures : depuis le microscope optique simple lentille des origines, on a développé des microscopes optiques plus complexes utilisant la lumière directe ou la fluorescence, ainsi que des microscopes électroniques. Parallèlement les techniques de coloration se sont développées permettant la mise en évidence de structures de plus en plus fines et de mieux les localiser au sein de la cellule. Ainsi, si les premières colorations permettaient de visualiser les caractéristiques générales des zones cellulaires (acides, basiques, riches en lipides, etc.). Actuellement, et grâce à l'utilisation des anticorps et des toxines, on peut détecter la position d'une molécule précise et dans une certaine mesure de la doser ou de suivre son évolution temporelle. Le microscope à contraste de phase est largement employé vu que celui-ci permet d'observer des cellules vivantes. Aujourd'hui, diverses techniques d'observation permettent d'étudier les cellules. Ces différentes techniques ont permis de différencier deux grands types cellulaires : Les cellules procaryotes (sans noyau). Les cellules eucaryotes (avec au moins un noyau),

2 III- LA THEORIE CELLULAIRE : La théorie cellulaire implique l'unité de tout le vivant : tous les êtres vivants sont composés de cellules dont la structure fondamentale est commune ainsi que l'homéostasie du milieu intérieur, milieu de composition physico-chimique régulé et propice au développement des cellules de l'espèce considérée. C est en 1838 et à partir de leurs observations du matériel vivant que Matthias Jakob Schleiden (un botaniste allemand) et Theodore Schwann (zoologiste) vont énoncer pour la première fois le terme de cellules vivantes. Ces observations vont les conduire à émettre ce premier axiome de la théorie cellulaire : «tous les organismes sont faits de petites unités : les cellules». En 1855, Virchow (un médecin allemand), suggère que «toute cellule provient d une autre cellule». C est le second axiome de la théorie cellulaire qui énonce le principe de la division cellulaire. Les autres axiomes de la théorie cellulaire sont les suivants : La cellule est une unité vivante et l unité de base du vivant, c est à-dire qu une cellule est une entité autonome capable de réaliser un certain nombre de fonctions nécessaires et suffisantes à sa vie. Il y a individualité cellulaire grâce à la membrane plasmique qui règle les échanges entre la cellule et son environnement. La cellule renferme sous forme d ADN l information nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction. L ADN peut être sous forme libre (procaryotes) ou stocké dans une structure particulière : les chromosomes, réunis dans le noyau (eucaryotes). Ces cinq points peuvent être résumés comme suit : la cellule représente l unité structurale et fonctionnelle commune à l organisation de tous les êtres vivants. IV- LA NOTION DE CELLULE : 1- Définition de la cellule : La cellule (du latin cellula petite chambre) est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice constituant tout ou partie d'un être vivant (à l'exception des virus). Chaque cellule est une entité vivante qui, dans le cas d'organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules de même type sont réunies en tissus, eux-mêmes réunis en organes. 2- Composition de la cellule: Globalement la cellule est composée de 03 éléments principaux : 1- Le noyau (centre vital de la cellule) : c est une région qui contient l ADN. 2- Le cytoplasme : région entre le noyau et la membrane cellulaire, contenant une substance semi fluide nommé le cytosol dans lequel baigne plusieurs organites à savoir : mitochondrie, les ribosomes, l appareil de golgi..etc. 3- La membrane plasmique : c est une membrane biologique de séparation assurant principalement : les échanges entre le milieu intérieur et extérieur de la cellule, et sert comme barrière protectrice contre les agents nocifs.

3 3- Types fondamentaux de cellule : a- Les organismes unicellulaires et pluricellulaires : Aujourd hui on considère que tout être vivant est formé de cellules. Certains organismes (comme les bactéries) sont formées d une cellule unique qui exécute toutes les fonctions vitales : système unicellulaire. D autres organismes (plantes et animaux) sont pluricellulaires, ces derniers ont des cellules spécialisées qui se répartissent la tâche où chaque cellule à son propre rôle ou fonction. b- Par ailleurs, Il existe deux types fondamentaux de cellules selon qu'elles possèdent ou non un noyau : Les procaryotes dont l'adn est libre dans le cytoplasme (les bactéries, par exemple). Les eucaryotes qui ont une organisation complexe, de nombreux organites et dont le noyau est entouré d'une membrane nucléaire. 1) Les cellules procaryotes: Un procaryote du grec : pro : avant et karyon : noyau, est un être vivant unicellulaire, c est un être vivant unicellulaire, dont les cellules ne comportent pas un vrai noyau. Ces organismes possèdent des enzymes localisées dans la paroi cellulaire et se multiplient par scissiparité (division asexuée). La cellule procaryote est plus petite : 1nm de longueur. Ce sont des cellules sans noyau, de petites tailles et sans organites intracellulaires. Une région du cytoplasme renferme le chromosome bactérien: le nucléoïde qui n'est pas délimité par une enveloppe, il baigne dans le cytoplasme. Elles peuvent également contenir divers morceaux d'adn également circulaires mais beaucoup plus petit et en nombres variables, les plasmides Ils codent généralement des caractères qui apportent un avantage sélectif et qui ne sont pas codés par le chromosome bactérien (ex : résistance aux antibiotiques, toxines). Enfin, ces cellules ne contiennent pas de cytosquelette. Pendant longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la séparation des eubactéries (vraies bactéries) et des archéobactéries. Ces dernières partagent avec les eubactéries la possession d'un chromosome circulaire unique, l'absence de cytosquelette, et très peu d'introns. Elles disposent de particularités originales, leur membrane notamment est constituée de lipides retrouvés nulle part ailleurs dans le monde vivant. La principale caractéristique des archéobactéries est leur capacité a survivre dans les milieux extrêmes : eaux très acides (ph<1) ou très salées (mer morte) ou très chaudes (>120 C) ou très froides (<0 C), bien que la plupart d'entre elles vivent dans des milieux plus cléments. Les caractéristiques fondamentales des cellules procaryotes sont : Les bactéries n ont pas de système endomembranaire (donc pas d enveloppe nucléaire), pas de mitochondrie, ni de peroxysome. Elles ne possèdent pas de cytosquelette. Division cellulaire très rapide, cette capacité de se diviser vite permet aux populations bactériennes de s adapter rapidement aux modifications de leur environnement. Dans les conditions optimales, une seule cellule procaryote peut se diviser toutes 20mn et donner aussi naissance à 5 milliards de cellule en moins de 11H.

4 Un seul compartiment cellulaire contenant la matière génétique : ADN, ARN et les protéines. Le chromosome bactérien est fixé à des invaginations de la membrane plasmique : les mésosomes. Composition de la cellule procaryote : - Flagelles bactériennes (structures facultatives): longues structures filamenteuses à partir de la surface cellulaire, permettant un mouvement rapide dans des environnements rapides. - Paroi cellulaire : structure continu, rigide ou semi rigide, donne un support physique et une forme à la cellule. Souvent recouverte de polysaccharides. Retrouvée chez la plupart des espèces bactériennes. - Membrane plasmique : Contrôle le mouvement des substances qui entrent ou sortent du cytoplasme. Porte aussi des récepteurs pour les molécules requises pour les réactions métaboliques et peuvent porter des porteurs qui participent à la synthèse et la respiration cellulaire chez les procaryotes. - Cytosol : une petite quantité (substance semi liquide). - ADN : une seule molécule circulaire, suspendu dans le cytoplasme dans une région appelée «le nucléoïde». - Ribosomes : deux souss unités différentes de celles des eucaryotes, synthétisent les protéinées dans le cytoplasme. En bactériologie médicale, on distingue essentiellement les bactéries Gram + et les bactéries Gram grâce à la coloration de Gram : Les bactéries Gram se colorent en rose : Elles ont une membrane lipidique externe et une paroi fine. Les bactéries Gram + se colorent en violet : Elles n ont pas de membrane externe et ont une paroi épaisse. Paroi d une bactérie Gram + (a), Paroi d une bactérie Gram - (b) 2) Les cellules eucaryotes : Le terme eucaryote vient de mots grec, eu : vrai, karyon : noyau donc ça signifie qui ont un vrai noyau. En d autres termes, les cellules eucaryotes, sont des êtres vivants pluricellulaires qui renferment un noyau véritable délimité par une enveloppe nucléaire. Se sont des cellules qui constituent la majorité de l'environnement que nous connaissons, comme toutes les plantes, les animaux et champignons ainsi que divers espèces unicellulaires tels que les amibes ou les paramécies.

5 Elle renferme aussi des organites spécialisés, qui assurent la plupart des réactions biochimiques nécessaires à leurs fonctionnements. On peut distinguer plusieurs types d organites qui sont spécialisés dans divers fonctions. Composition de la cellule eucaryote : Les cellules eucaryotes contiennent plusieurs organites. Ce sont des compartiments cellulaires baignant dans le cytoplasme. Ils sont délimités par une membrane plasmique et possèdent des fonctions spécifiques : La membrane plasmique : ressemble dans sa fonction à celle des procaryotes avec quelques différences dans sa configuration. La paroi cellulosique : quand elle existe (végétaux), elle est composée de polysaccharides principalement la cellulose. Le réticulum endoplasmique (RE) est une extension de la membrane du noyau. Il est divisé en RE lisse (REL) et RE rugueux (RER) ou bien granuleux (REG) en fonction de son apparence au microscope. La surface du RER est couverte de ribosomes. L ADN : L ADN des eucaryotes est organisé en une ou plusieurs molécules linéaires. Ces molécules se condensent en s enroulant autour d histones lors de la division cellulaire. Appareil de Golgi ; est le lieu de transformation finale des protéines. Mitochondrie : joue un rôle important dans le métabolisme de la cellule. Elles contiennent leur propre génome (ADN mitochondrial). C est là où se déroulent la respiration cellulaire et la fabrication de l énergie (ATP).