Par Kevin Beck • Mis à jour le 30 août 2022
Les cellules sont les unités fondamentales de la vie, possédant les caractéristiques essentielles qui définissent les systèmes vivants :métabolisme, croissance et reproduction. Tout comme les atomes sont à la base de la chimie, les cellules sont à la base de la biologie. Le corps humain abrite plus de 30 000 milliards de cellules, chacune constituant un système complexe et autonome.
L'idée selon laquelle la matière est composée d'unités discrètes remonte à Démocrite (5e-4e avant JC). Il faudra cependant attendre le XVIIe siècle, avec l’avènement du microscope, pour que les scientifiques puissent réellement observer ces unités. Robert Hooke a inventé le terme « cellule » en 1665 alors qu'il étudiait le liège; Deux décennies plus tard, Anton van Leeuwenhoek découvrait des bactéries. En 1855, Rudolph Virchow affirmait à juste titre que les cellules vivantes proviennent uniquement d'autres cellules vivantes, un principe qui sous-tendra plus tard la théorie cellulaire.
Les procaryotes – bactéries et archées – existent depuis environ 3,5 milliards d’années, ce qui représente environ les trois quarts de l’âge de la Terre. Ils sont généralement unicellulaires. Les eucaryotes, comprenant des animaux, des plantes et des champignons, ont émergé lors d'un événement endosymbiotique il y a près de 3 milliards d'années, lorsqu'une cellule primitive a englouti une bactérie aérobie qui a évolué vers la mitochondrie. Ce partenariat a permis l'évolution d'une vie multicellulaire complexe.
En savoir plus sur les similitudes et les différences entre les cellules procaryotes et eucaryotes.
Malgré une grande diversité, toutes les cellules partagent des composants essentiels :une membrane plasmique, un cytoplasme, de l’ADN et des ribosomes. Les procaryotes possèdent également une paroi cellulaire rigide, tout comme les cellules végétales. Chez les eucaryotes, l'ADN est enfermé dans un noyau entouré d'une enveloppe nucléaire.
La membrane plasmique est une bicouche phospholipidique composée de têtes hydrophiles et de queues hydrophobes. Cet agencement confère une semi-perméabilité, permettant aux petites molécules comme le glucose et le CO₂ de diffuser librement tandis que les molécules plus grosses ou chargées nécessitent un transport actif via des pompes alimentées par l'ATP.
En savoir plus sur la structure et la fonction de la membrane plasmique.
Le noyau, entouré par l'enveloppe nucléaire, abrite des chromosomes, des segments d'ADN dont le nombre diffère selon les espèces (les humains ont 23 types de chromosomes, 46 au total). Lors de la division cellulaire, la réplication de l'ADN précède la mitose, garantissant ainsi un héritage génétique précis.
Les ribosomes, situés dans le cytoplasme ou liés au réticulum endoplasmique, traduisent l'ARN messager (ARNm) en protéines. Le processus commence par la transcription de l'ADN en ARNm dans le noyau, suivie de la traduction de la séquence d'acides aminés sur les ribosomes.
Les mitochondries sont essentielles à la respiration des eucaryotes. Une fois que la glycolyse a généré de l'ATP, le pyruvate pénètre dans les mitochondries, où il subit le cycle de Krebs dans la matrice et la chaîne de transport d'électrons sur la membrane interne, produisant la majorité de l'ATP cellulaire.
Chez les bactéries, la fission binaire copie l'ADN et divise la cellule en deux. La division eucaryote implique une mitose (prophase, métaphase, anaphase, télophase – plus prométaphase dans de nombreux récits) suivie d'une cytokinèse. Des erreurs dans la réplication ou la réparation de l'ADN peuvent entraîner une prolifération cellulaire incontrôlée, caractéristique du cancer.
