Plusieurs étapes ont eu lieu avant que la Terre ne voit apparaître la première cellule. Tout d'abord, il a fallu la synthèse des monomères, c'est-à-dire les acides aminés, les sucres et les bases organiques. Puis, ces monomères se sont assemblés pour former des polymères comme les protéines et es acides nucléiques. Ensuite, les molécules ont formé des agrégats qui ont été isolés du reste du milieu par la formation de membranes. Ainsi sont apparus les protobiontes, coacervats et microsphères. Finalement, le couplage des peptides aux acides nucléiques amena la reproduction des molécules et des organismes entiers.
Ce phénomène serait apparu tôt durant l'évolution et c'est ce qui expliquerait le fait que tous les organismes vivants ont un code génétique constitué des mêmes molécules de base (nucléotides). Toutefois, les premiers gènes n'étaient sans doute pas faits d'ADN mais plutôt d'ARN courts pouvant se répliquer à l'aide d'un catalyseur comme le zinc. De plus, depuis les années 1980, on sait que l'ARN peut lui-même servir de catalyseur.
On classe d'abord les cellules en deux grands groupes: les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes. Voici un tableau pour vous aider à les distinguer.
| Cellules procaryotes | Cellules eucaryotes |
| Absence d'enveloppe nucléaire | Présence d'enveloppe nucléaire |
| Possède une membrane plasmique | Possède une membrane plasmique |
| Organites: ribosomes | Organites: nombreux et diversifiés, incluant les ribosomes |
| Présence d'une paroi faite de peptidoglycane (sauf chez les Archéobactéries) | Certaines cellules présentent une paroi faite de cellulose ou de chitine |
Figure 1: Cellule procaryote
Les cellules eucaryotes sont elles aussi classées dans deux catégories: les cellules animales et les cellules végétales.
Figure 2: Cellule animale
Figure 3: Cellule végétale
Le tableau suivant vous permet de distinguer les organites propres à chaque catégorie. (Le X indique la présence de l'organite)
| Organite | Structure | Rôle(s) | Cell. animale |
Cell. végétale |
Noyau  |
Double membrane avec pores | Contient le matériel génétique (ADN). Le nucléole est le lieu de synthèse des ribosomes. | X |
X |
| Reticulum endoplasmique lisse |
Réseau composé d'une membrane repliée sur elle-même. | Synthèse de lipides; métabolisme des glucides; détoxication de médicaments, drogues et poisons; accumulation de calcium dans les cellules musculaires. | X |
X |
| Reticulum endoplasmique rugueux |
Réseau composé d'une membrane repliée sur elle-même sur laquelle on trouve des ribosomes; en continuité avec la membrane externe du noyau. | Synthèse de protéines pour la sécrétion; fabrication de vésicules; production de ses propres membranes. | X |
X |
| Appareil de Golgi |
Empilement de sacs aplatis; présente un côté cis pour la réception et un côté trans pour l'expédition. | Emballage, tri et transformation de molécules; synthèse de polysaccharides; fabrication de lysosomes et de vacuoles. | X |
X |
Lysosome |
Sac membranaire contenant des enzymes digestives. | Digestion intracellulaire; apoptose; autophagie (recyclage de la matière organique de la cellule). | X |
|
| Mitochondrie |
Double membrane; membrane interne est repliée et forme des crêtes; possède des ribosomes et de l'ADN. | Synthèse de l'ATP. | X |
X |
| Amyloplaste | Double membrane. | Entreposage de l'amidon. | X |
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| Chromoplaste | Double membrane. | Accumulation de pigments orangés et jaunes | X |
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| Chloroplaste |
Double membrane; possède un réseau interne de membranes formant les thylakoïdes où l'on trouve la chlorophylle; possède des ribosomes, de l'ADN. | Accumulation de pigments verts; lieu de la photosynthèse | X |
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| Vacuole centrale | Sac membranaire. | Contient des pigments, de l'eau, des ions, des déchets et des enzymes; fait office de lysosome. | X |
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| Peroxysome | Sac membranaire. | Catabolisme des lipides; transformation du H2O2 en eau et oxygène; détoxication de l'alcool. | X |
X |
| Ribosome |
2 sous-unités formées d'ARNr et de protéines. | Synthèse des protéines. | X |
X |
Cytosquelette: microfilament |
Fait de protéines 2 brins d'actine entortillés |
Contraction musculaire; formation des pseudopodes; maintien et changement de la forme de la cellule; cytocinèse; cyclose. |
X |
X |
microtubule |
Protéine cylindrique formée de tubuline | Mouvements; formation des cils et des flagelles; formation des centrioles; mouvements des chromosomes lors de la division cellulaire; mouvements des organites dans la cellule; maintien de la forme cellulaire. | X |
X |
filament intermédiaire |
Diverses protéines fibreuses enroulées | Fixation des organites; maintien de la forme de la cellule; formation de la lamina nucléaire; fixation des cellules. | X |
X |
Les organites baignent dans un liquide nommé cytosol. Le cytosol est composé d'eau, des glucides, de lipides, de protéines, d'acides nucléiques ainsi que d'électrolytes. L'ensemble formé par le cytosol et les organites s'appelle le cytoplasme.
Comme nous l'avons vu plus haut, toutes les cellules possèdent une membrane plasmique. C'est elle qui délimite le milieu interne et le milieu externe. La membrane est constituée d'une double couche de phospholipides, de protéines transmembranaires et périphériques et de glucides attachés aux phospholipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines). Chez les cellules animales, la membrane contient aussi du cholestérol qui, à la température du corps humain (37°C), restreint le mouvement des phosphoglycérolipides et diminue la fluidité de la membrane. À des températures basses, le cholestérol empêche la solidification de la membrane. Les glucides à la surface de la membrane servent à la renforcer, favorisent l'adhésion entre les cellules et permettent la reconnaissance cellulaire en agissant comme marqueurs et comme récepteurs.
Figure 4: Structure de la membrane plasmique
La membrane est dite semi-perméable car certaines substances ne peuvent la traverser. Elle régule donc le mouvement des molécules d'un milieu à un autre.
Les Végétaux, les Mycètes, les procaryotes ainsi que certains Protistes (algues) possèdent, en plus d'une membrane plasmique, une paroi cellulaire. Posée par-dessus la membrane, la paroi protège, maintient la forme et prévient l'éclatement de la cellule. Chez les Végétaux et les Protistes, la paroi est faite de cellulose. Celle des Mycètes est faite de chitine tandis que les procaryotes possèdent une paroi de peptidoglycane.
Test sur la structure de la cellule animale
Test sur la structure de la cellule végétale
Corrigé tableau organites formatif
Les premiers vrais organismes qui ont vu le jour étaient des chimiohétérotrophes anaérobies (fig.5 [A]) . Ils absorbaient la matière organique, incluant l'ATP libre du milieu. Une pénurie d'ATP est sûrement à l'origine de la prolifération d'organismes capables de faire la glycolyse car celle-ci procure l'ATP nécessaire à la cellule à partir d'ADP. Le manque de matière organique en général a favorisé le développement d'organismes autotrophes (fig.5 [B]) qui utilisaient d'abord le H2S comme source d'électrons. D'autres organismes photoautotrophes utilisaient le H2O comme source d'électrons ce qui provoquait un dégagement d'O2. L'accumulation d'oxygène dans l'environnement a permis aux chimiohétérotrophes aérobies (fig.5 [C]) d'envahir le milieu.
Figure 5: Évolution des Procaryotes
Les premiers Eucaryotes seraient nés de symbioses entre les Procaryotes. L'endosymbiose serait à l'origine des mitochondries et des plastes (chloroplastes). Ces organites auraient été à l'origine de petits organismes procaryotes (endosymbiontes) vivant dans de plus grandes cellules (cellules-hôtes). Éventuellement, il est devenu avantageux, et pour les endosymbiontes et pour les cellules-hôtes, de vivre ensemble (symbiose), les uns tirant profit des autres et vice versa. Plusieurs faits appuient cette théorie. En outre, les mitochondries et les plastes possèdent des membranes semblables à celle des Procaryotes, leur réplication s'apparente à la scission binaire de certains Procaryotes, chacun de ces organites possède une molécule d'ADN circulaire, des ARN de transfert et des ribosomes. Quant au noyau, il serait, lui aussi, apparu suite à l'endosymbiose ou encore par invaginations de la membrane plasmique.
Figure 6: Origine des Eucaryotes
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Cours de l'Université Pierre et Marie Curie
La cellule animée (The inner life of a cell)
Très belle animation de la compagnie XVIVO
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Dernière mise à jour le 8 novembre, 2008