Les cellules sont les éléments constitutifs de la vie – tous les organismes vivants en sont constitués. Les manuels scolaires montrent souvent un seul exemple « typique » de cellule végétale ou de cellule animale, mais en réalité, les formes des cellules peuvent varier considérablement. Les cellules animales, en particulier, peuvent avoir toutes sortes de formes et de tailles. Les formes des cellules végétales ont tendance à être assez semblables les unes aux autres en raison de leur paroi cellulaire rigide
Nous pouvons en apprendre beaucoup sur ce que fait une cellule en regardant sa forme et sa taille, et les microscopes sont l’outil idéal pour cela.
Forme pour la tâche
Les cellules ont des formes différentes parce qu’elles font des choses différentes. Chaque type de cellule a son propre rôle à jouer pour aider notre corps à fonctionner correctement, et leurs formes les aident à remplir ces rôles efficacement. Les types de cellules suivants ont tous des formes inhabituelles qui sont importantes pour leur fonction.
Les neurones sont des cellules du cerveau et du système nerveux. Leur rôle est de transporter des messages électriques du cerveau au reste du corps et inversement (presque comme un fil électrique), ce sont donc des cellules très longues et très fines. Ils doivent également se connecter à d’autres neurones pour former des réseaux de communication, c’est pourquoi ils possèdent de nombreuses et longues branches. Vous pouvez en apprendre davantage sur les neurones ailleurs sur notre site.
Les cellules photoréceptrices (bâtonnets et cônes) sont des cellules de l’œil qui détectent la lumière. Elles sont en fait une forme très spécialisée de neurones. Les photorécepteurs doivent collecter la lumière aussi efficacement que possible, ils ont donc une protubérance spécialisée de la cellule (appelée segment externe) qui est pleine de molécules qui absorbent la lumière. Les bâtonnets, qui sont particulièrement efficaces pour détecter la lumière, ont une protubérance plus grande. On sait maintenant que le segment externe est une sorte de cilium primaire hautement modifié, un organite récemment découvert. Vous pouvez en savoir plus sur le cilium primaire ailleurs dans ce contexte.
Les cellules immunitaires sont des cellules qui réagissent lorsque le corps est infecté (par une bactérie, par exemple). Pour faire leur travail, elles doivent être capables de changer de forme. Par exemple, les lymphocytes peuvent avoir besoin de se déplacer dans les tissus de l’organisme pour atteindre le site de l’infection, ils changent donc de forme pour se faufiler entre les cellules tissulaires serrées. Certaines cellules immunitaires (comme les neutrophiles) engloutissent les bactéries et les virus, et doivent donc changer de forme pour les « avaler ». Vous pouvez en savoir plus sur les différents types de cellules immunitaires dans le contexte Combattre l’infection.
Les microscopes sur les cellules
Virtuellement, toute notre compréhension de la forme des cellules provient d’années d’expériences accumulées au microscope. Il n’existe aucun autre outil qui nous permette d’examiner directement la forme des cellules. Grâce à la microscopie optique, les scientifiques ont pu observer des cellules vivantes pour voir comment leurs formes évoluent dans le temps. Ils ont également pu observer des processus cellulaires qui impliquent des changements de forme, comme la mitose
En raison de la conception des microscopes électroniques, les cellules vivantes ne peuvent pas survivre dans les conditions difficiles à l’intérieur du microscope et ne peuvent donc pas être observées directement. Cependant, les microscopes électroniques peuvent donner des informations à haute résolution sur la forme des cellules individuelles qui ont été préparées pour être visualisées, y compris les petites zones de la cellule qui ont des formes spécifiques, comme le cilium primaire et les microvillosités.
Les cellules en 3D
Les cellules sont des objets tridimensionnels aux formes complexes, mais les images générées par la plupart des microscopes sont bidimensionnelles. Il a donc été difficile de comprendre la forme globale des cellules et la façon dont elles interagissent les unes avec les autres. Aujourd’hui, cependant, plusieurs techniques microscopiques permettent de créer des modèles tridimensionnels de cellules ou de parties de cellules. Pour ce faire, on recueille numériquement de multiples images bidimensionnelles, puis on les combine à l’aide de programmes informatiques.
Le Dr Rebecca Campbell et le professeur associé Tony Poole sont deux scientifiques de l’Université d’Otago qui utilisent des images de microscope pour réaliser des modèles tridimensionnels des cellules qu’ils étudient. Rebecca utilise plusieurs images du microscope confocal à balayage laser pour construire des vues en 3D de neurones entiers, et Tony a construit un modèle 3D du cilium primaire. Vous pouvez en savoir plus sur le travail de Rebecca et Tony ailleurs dans ce contexte.
Nature de la science
Les expériences scientifiques révèlent souvent des informations inattendues qui peuvent conduire à de nouvelles hypothèses et théories. Dans les années 1600, les scientifiques ont été surpris de voir de minuscules « blocs de construction » lorsqu’ils ont examiné des tissus au microscope optique. Leurs observations ont finalement conduit au développement de la théorie cellulaire – l’idée que la cellule est l’unité de base de la vie.
Liens utiles
Voyez cette courte vidéo pour voir une cellule immunitaire (un neutrophile) changer de forme alors qu’elle suit une bactérie dans le sang et finit par l’engloutir.
Cette fabuleuse brochure Inside the Cell a été élaborée par le National Institute of General Medical Sciences (US) et contient de belles images de cellules, des descriptions et des détails sur la façon dont les cellules sont étudiées. C’est très détaillé, mais cela vaut la peine d’y jeter un coup d’œil !
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