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Physiologie : La Cellule

Environ 40 000 à 60 000 milliards : c’est le nombre astronomique de cellules pour faire un homme. Née de la fusion primitive d’un ovule et d’un spermatozoïde, lors de la fécondation, elles se sont multipliées peu à peu au cours de la croissance.

À chaque moment de notre vie, certaines meurent, remplacées par d’autres, à un rythme variable : trois jours pour l’intestin et la peau, dix jours pour la prunelle des yeux, quatre à cinq cents jours pour le foie. Théoriquement, tous les ans et demi, la quasi totalité de nos cellules sont flambant neuves.

Du ver de terre à l’homme en passant par l’éléphant ou l’orchidée, tout être vivant est un assemblage de microscopiques usines chimiques : les cellules.

Regroupées en tissus (assemblage de cellules spécialisées dans un travail déterminé).  

Elles accomplissent une multitude de tâches : ingestion des aliments, transport de l’oxygène.

Malgré la diversité de travaux qu’elles effectuent, elles possèdent toutes, à des degrés divers, les mêmes organites. Leur morphologie diffère suivant la fonction qu’elles remplissent.

Constitution de la cellule

1 – le noyau
2 – la membrane cellulaire
3 – la mitochondrie
4 – une vacuole
5 – l’appareil de Golgi
6 – le réticulum endoplasmique
7 – les ribosomes
8 – une vacuole
9 – un pore

Elle contient de nombreux éléments.

Le cytoplasme

C’est le milieu fondamental, constitué d’une substance visqueuse. Il baigne l’ensemble des organites cellulaires.

La membrane cellulaire

Elle délimite la cellule. Elle fait office de zone d’échanges en étant perméable à certaines substances (par l’intermédiaire de pores). Certaines protéines réceptrices, disposées à la surface, transmettent des informations à l’intérieur de la cellule.

Le noyau

Il contient l’ADN (acide désoxyribonucléïque). Généralement unique, il peut être absent : la cellule est dite anucléée (à l’exemple des globules rouges). Il contient les quarante six chromosomes détenant le « bagage génétique » individuel. Les gènes sont les notices de montage des protéines, elles-mêmes sont des « molécules à tout faire » dans l’organisme ; selon leur nature, elles sont matériau de construction, transporteur de substances diverses ou outil de fabrication d’autres molécules.

Les mitochondries

Elles sont les centrales d’énergie de la cellule. Elles consomment du glucose et fabriquent d’autres molécules riches en énergie, les adénosines triphosphates (ATP) en présence de l’oxygène.

L’appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique

Réseaux de cavités et citernes creusées dans le cytoplasme, ils assurent le transport et le stockage des matériaux fabriqués par la cellule.

Les ribosomes

Ils sont des « machines » à fabriquer les protéines. Ils « lisent » la notice de montage provenant de l’ADN (ARM messager) du noyau et assemblent les acides aminés en chaîne qui constituent les protéines

Les vacuoles

Ce sont des petites cavités contenant les substances de réserve ou de déchets.

Vie de la cellule

Chaque cellule, tout au long de sa vie, plus ou moins longue, passe par différents stades : naissance, croissance, maturité, vieillissement et mort.

Elle est le siège d’une activité continue.

  • Elle trouve, dans le milieu où elle baigne, tous les matériaux nécessaires à sa fonction (eau, sels, etc.).
  • Elle transforme ses matériaux : c’est le métabolisme cellulaire. D’une part, l’anabolisme qui est la somme des réactions de synthèse de composés, d’autre part, le catabolisme qui est la somme des réactions de dégradation avec production d’énergie.

La fonction de nutrition

Pour vivre, la cellule puise dans le milieu qui l’entoure les éléments indispensables à sa croissance, à l’entretien de son activité et à la réparation des « pièces » usées, grâce aux pores de la membrane. Ces matériaux pénètrent à l’intérieur de la cellule.

La fonction de respiration

La cellule respire ; elle absorbe de l’O2 et rejette du CO2. Certaines cellules, comme celles du cerveau, sont très avides d’O2 et souffrent dès qu’elles en sont privées (anoxie).

La fonction de relation

  • – La cellule est mobile. Elle peut se déplacer en se déformant, comme les globules rouges, qui peuvent pénétrer les plus fins capillaires pour apporter l’O2 aux plus lointaines cellules ; comme les globules blancs qui peuvent migrer au travers des parois des capillaires sanguins (la diapédèse) et ingérer les particules étrangères (la phagocytose).
  • – La cellule est sensible. Elle reçoit les informations véhiculées par les nerfs, comme les muscles qui se contractent sous l’influx moteur.
  • – Elle est sensible au messager chimique qu’est l’hormone, secrétée par la glande endocrine, comme la cellule cardiaque est excitée par l’adrénaline. Elle est sensible aux agents mécaniques comme la pression, la piqûre ou le pincement (peau).
  • – Elle est sensible aux substances chimiques, comme la muqueuse des lèvres irritée par la pommade urticante.

La fonction de reproduction

La cellule se reproduit régulièrement à un rythme variable. L’ensemble de nos cellules sont remplacées par des cellules neuves.

Une seule exception : la cellule nerveuse. Dans notre cerveau, soixante-dix neurones meurent à la minute, soit cent mille par jour. Mais pas d’inquiétude à avoir : il faudrait vivre environ 2 500 ans pour se retrouver « à sec » de neurones.

La cellule se reproduit

Un foetus qui se développe est défini comme un embryon (d’un mot grec qui signifie « gonfler ») pendant les huit premières semaines de sa gestation. Le développement commence au moment de la conception. Les cellules se divisent, se multiplient, s’organisent en structures qui, peu à peu, donnent à l’embryon sa forme humaine.

À huit semaines, presque tous ses organes internes sont en place et l’embryon, qui mesure trois centimètres, ressemble à un être humain en réduction.

Le pouvoir des gènes

Le plan de fabrication de chaque individu est localisé dans le noyau cellulaire, sur les chromosomes. Chacun d’entre eux portent les gènes, responsables de la fabrication des protéines spécifiques. Nos chromosomes en contiendraient 35 000. Par centaines, les gènes s’égrènent le long des chromosomes, où ils occupent une place bien précise dans l’ADN. Chaque gène contrôle un caractère par le biais de la protéine dont il a la charge. Nos caractères physiques se dessinent en grande partie sous leur contrôle.

Quand les instructions des gènes sont modifiées par une mutation, la fabrication des protéines est déréglée et les cellules en pâtissent. La maladie n’est pas loin. Les cancers ont souvent pour origine un gène normal qui se dérègle (oncogène).
Pour se faire une idée de la complexité de la lecture de ces programmes génétiques, l’ensemble des gènes représente un message de trois milliards de lettres, soit mille encyclopédies de cinq centimètres d’épaisseur.

La cellule rejette ses déchets

Tout sportif sait qu’un travail physique intense entraîne sudation et fatigue. Les fibres musculaires sollicitées fournissent l’énergie de l’effort mais produisent de la chaleur et des sous-produits de dégradation, qui sont déversés dans le sang. La chaleur ainsi dégagée augmentera la température du corps. Tout un système de refroidissement est mis en route pour éviter la surchauffe (la thermorégulation) : sudation, vasodilatation.

D’autre part, les lactates (sous-produits des réactions intramusculaires fournissant l’énergie) sont déversés dans le sang et leur accumulation déclenchera le phénomène de fatigue.

C’est donc, dès le stade cellulaire, qu’interviennent les échanges métaboliques.

La cellule se nourrit

Le cycliste qui roule sans penser à s’alimenter régulièrement va peu à peu épuiser ses forces. C’est la « fringale ». Ses muscles utilisent le carburant (les glucides) stocké au sein des fibres musculaires elles-mêmes, le foie déverse son glucose dans la circulation sanguine. Quand les réservoirs s’épuisent, la fatigue est installée, le coureur n’a plus de jambes, il « coince » comme on dit dans le jargon.

Il devra s’alimenter progressivement avant de pouvoir reprendre une intensité d’effort plus importante.