Tilia stem cross-section

Vue transversale d'une branche de Tilia (claudio9divizia, iStockphoto)

La structure et les fonctions des cellules végétales

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Résumé

Renseignez-vous sur les nombreuses structures qui composent les cellules végétales ainsi que ce qui différencie les cellules végétales des cellules animales.

C’est un scientifique anglais, Robert Hooke, qui a observé une cellule pour la première fois en 1665. En regardant dans son microscope, il a observé dans une tranche de liège (l’écorce du chêne) des structures qui ressemblaient à de petites boîtes et les a nommées cellules. Les cellules sont les unités fondamentales de la vie, qui composent tous les organismes vivants. Cette idée est à la base de la théorie cellulaire.

La théorie cellulaire

Les trois principes de la théorie cellulaire sont les suivants :

  1. Toute chose vivante est composée de cellules.
  2. La cellule est l’unité de base qui forme tout organisme vivant et en assure le fonctionnement.
  3. Une cellule est uniquement créée par la division cellulaire d’une cellule préexistante.
Les cellules observées dans la coupe transversale d’une tige
Les cellules observées dans la coupe transversale d’une tige (Source : RolfDieterMueller [CC BY 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Si certains organismes sont composés d’une seule cellule (unicellulaires), d’autres sont composés d’une multitude de cellules (multicellulaires). La taille et la complexité des cellules varient.

Les organismes eucaryotes sont des organismes formés de grosses cellules complexes, tandis que les organismes procaryotes sont formés de petites cellules simples. Les animaux et les plantes sont des organismes eucaryotes (ils ont des cellules eucaryotes), tandis que les bactéries sont des exemples d’organismes procaryotes (elles ont des cellules procaryotes).

La structure et les fonctions des cellules végétales 

Malgré leurs différences de taille et de complexité, toutes les cellules sont composées en grande partie des mêmes substances et elles ont toutes des fonctions similaires. Ces fonctions sont la croissance, le métabolisme et la reproduction par division cellulaire.

Les cellules sont composées de structures intracellulaires qui sont responsables de fonctions précises et différentes. Ces structures sont appelées organites. Un certain nombre de ces organites se retrouvent à la fois dans les cellules végétales et dans les cellules animales. Cette section est axée sur les structures des cellules végétales

Les structures cellulaires (organites)

Une cellule végétale typique
Une cellule végétale typique (Source : Parlons sciences en utilisant une image de jack0m vis iStockphoto).

 

  1. La paroi cellulaire : c’est la couche externe d’une cellule végétale. C’est ce qui rend la cellule rigide, en assure le soutien mécanique et la protège. Les cellules animales n’ont pas de parois cellulaires.
  2. La membrane cellulaire : c’est la couche de protection qui entoure toutes les cellules et les isole de ce qui les entoure. Elle se trouve immédiatement à l’intérieur de la paroi cellulaire et est composée de lipides (gras) complexes et de protéines.
  3. Le cytoplasme : le cytoplasme est une solution aqueuse (à base d’eau) épaisse dans laquelle on trouve les organites. Diverses substances, comme des sels, des minéraux et des enzymes (des molécules qui agissent sur le métabolisme) sont dissoutes dans le cytoplasme.
  4. Le noyau : le noyau est le « poste de commandement » de la cellule. Il contient de lacide désoxyribonucléique (ADN), le matériel génétique qui oriente toutes les activités de la cellule. Seules les cellules eucaryotes ont des noyaux; les cellules procaryotes n’en ont pas. Le noyau est séparé du cytoplasme par une membrane spécialisée appelée 
  5. membrane nucléaire.
  6. Les ribosomes : ce sont de petites structures rondes qui produisent les protéines. On les retrouve dans le cytoplasme ou fixées sur le réticulum endoplasmique.Le réticulum endoplasmique (RE) : le RE est un système de membranes qui forment des sacs repliés et des tunnels. Il contribue au déplacement des protéines dans la cellule et permet de les faire sortir de la cellule. Il y a deux types de réticulums endoplasmiques — 
  7. Le réticulum endoplasmique rugueux : ce dernier est couvert de ribosomes.
  8. Le réticulum endoplasmique lisse
  9. L’appareil de Golgi : l’appareil de Golgi est un empilement de sacs recouverts d’une membrane qui prépare les protéines pour leur exportation hors de la cellule.
  10. Les mitochondries : les mitochondries sont les «centrales électriques» des cellules. Elles convertissent l’énergie contenue dans les aliments (sucre et gras) en molécules riches en énergie que les cellules peuvent utiliser (adénosine triphosphate ou ATP).
  11. Les lysosomes : les lysosomes sont le centre de digestion de la cellule et produisent différents types d’enzymes dont le rôle est de briser les particules de nourriture et de recycler les composantes usées de la cellule.
  12. La vacuole : la vacuole est un grand sac entouré d’une membrane qui sert à entreposer les déchets toxiques ainsi que des produits utiles comme l’eau. On la retrouve principalement dans les végétaux.
  13. Les chloroplastes : les chloroplastes contiennent un pigment vert qui capte les rayons du soleil et les convertit en sucres par un processus appelé photosynthèse. Les sucres sont une source d’énergie pour les plantes et pour les animaux qui les mangent.

Ce qui rend les cellules végétales uniques

  1. Les cellules végétales ont une paroi cellulaire.

Les cellules végétales présentent plusieurs différences par rapport aux cellules animales. La différence la plus évidente est probablement la présence de la paroi cellulaire. La paroi cellulaire assure la rigidité de la plante et lui sert de support, un peu comme l’exosquelette d’un insecte ou d’une araignée (notre squelette est à l’intérieur de notre corps, plutôt qu’à l’extérieur comme celui des insectes ou des araignées).

Les parois des cellules végétales sont principalement composées de molécules de cellulose et de lignine, qui sont des hydrates de carbone. Les humains utilisent la cellulose pour fabriquer du papier. La cellulose peut également être convertie en éthanol cellulosique, un type de biocarburant. Certains animaux, comme les vaches, les moutons et les chèvres, peuvent digérer la cellulose grâce aux bactéries qui se trouvent dans leur estomac. Les humains ne peuvent pas digérer la cellulose, mieux connue sous le nom de fibre alimentaire. Comme ces fibres passent intactes dans notre corps, elles nous aident à évacuer correctement nos déchets alimentaires. La lignine remplit les espaces entre la cellulose et les autres molécules de la paroi cellulaire. La lignine facilite également le déplacement des molécules d’eau d’un côté de la paroi cellulaire à l’autre, une fonction importante pour les plantes.

  1. Les cellules végétales contiennent des vacuoles.

La plupart des cellules végétales adultes contiennent une grande vacuole qui occupe plus de 30 % de leur volume. À certains moments et dans certaines conditions, la vacuole occupe jusqu’à 80 % du volume de la cellule. En plus d’entreposer des déchets et de l’eau, la vacuole permet de soutenir la cellule parce que le liquide qu’elle contient exerce une pression vers l’extérieur, comme l’eau à l’intérieur d’un ballon. C’est ce qu’on appelle la pression de turgor qui empêche la cellule de s’affaisser.

  1. Les cellules végétales contiennent des chloroplastes.

Contrairement aux cellules animales, les cellules végétales peuvent capter l’énergie du soleil, la stocker dans les liens chimiques du sucre et l’utiliser plus tard. L’organite responsable de cette fonction est le chloroplaste. Les chloroplastes contiennent de la chlorophylle, le pigment vert qui donne leur couleur aux feuilles et qui absorbe l’énergie du soleil. Les cyanobactéries, un type de procaryote capable de faire de la photosynthèse, sont considérées comme les ancêtres des chloroplastes!

Chloroplastes visibles dans les cellules de Plagiomnium affine, un type de mousse
Chloroplastes visibles dans les cellules de Plagiomnium affine, un type de mousse (Source : Kristian Peters -Fabelfroh [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).

Le savais-tu?

Les algues rouges (une algue marine multicellulaire) ont des chloroplastes qui contiennent le pigment phycobiline plutôt que le pigment chlorophylle; c’est pourquoi elles sont rouges plutôt que vertes.

Les cellules animales et végétales ont également plusieurs organites en commun, dont le noyau, la membrane cellulaire (appelée membrane plasmatique chez les animaux), le réticulum endoplasmique, les mitochondries, le cytoplasme et plusieurs autres. 

 

 

Références

Baily, R. (2020, January 24). Cell theory: A core principle of biology. ThoughtCo.

Baily, R. (2019, May 8). All about photosynthetic organisms. ThoughtCo.

BiologyWise. (n.d.). Plant cell structure and function.

Davidson, M. W. (n.d.). Plant cell structure. Florida State University.