Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9
45La cellule, unité du vivant
Chapitre 29 se terminait sur une promesse : les petites chambres ne sont pas vides. Cette année, le microscope de l’école ressort — avec de meilleures lames et des questions plus précises. Qu’y a-t-il exactement dans une cellule ? Les cellules de plantes et d’animaux diffèrent-elles ? Et une cellule est-elle une partie du vivant, ou une seule cellule peut-elle être un être vivant entier ? La plus petite unité de la biologie mérite un chapitre complet.
45.1 À l’intérieur de la cellule
Définition 45.1 (Les parties de la cellule)
Bien observée, toute cellule montre le même équipement de base :
- la membrane, la fine enveloppe extérieure de la cellule, qui la tient d’un seul tenant et contrôle ce qui entre et ce qui sort ;
- le cytoplasme, la gelée de remplissage où se fait le travail de la cellule ;
- le noyau (la tache sombre de Remarque 29.6), le centre de commande qui dirige la vie de la cellule et sa division.
Membrane, cytoplasme, noyau : le trousseau en trois pièces de presque toutes les cellules de toutes les plantes, de tous les animaux et de tous les champignons.
Proposition 45.2 (Les cellules végétales ont des suppléments)
Les cellules végétales ajoutent leur propre équipement :
- une paroi rigide à l’extérieur de la membrane — les parois qui font le briquetage de la pellicule d’oignon (Exemple 29.5) et donnent aux plantes leur tenue sans os ;
- des grains verts de la substance qui capte la lumière dans le cytoplasme — les ateliers des producteurs (Proposition 40.3), absents de toute cellule animale ;
- souvent une grande poche remplie d’eau dont la pression garde la cellule bien gonflée — se faner (Exemple 3.9), c’est le relâchement de ces poches.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 45.3 (Distinguer les lames)
De retour au microscope avec les deux lames de Exemple 29.5, les différences ont maintenant un nom. Pellicule d’oignon : des parois droites qui se rejoignent en angles — les parois cellulaires ; un noyau repoussé sur le côté — l’ouvrage de la poche d’eau. Cellules de joue : pas de parois, des contours souples et arrondis — la membrane seule — le noyau vers le milieu. Un coup d’œil suffit maintenant à lire végétal ou animal.
45.2 Des vies entières dans une seule cellule
Définition 45.4 (Êtres vivants unicellulaires)
Un être vivant unicellulaire est un organisme complet fait d’exactement une cellule (Remarque 29.9). Dans une seule membrane, il se nourrit, se déplace, perçoit et se reproduit — en se divisant en deux (la division de Proposition 29.7, comme histoire d’une vie entière). La levure de Exemple 43.5 en est un ; les nageurs de n’importe quelle goutte de mare aussi, ainsi que la plupart des microbes du sol, du yaourt et des mains.
Exemple 45.5 (Une goutte d’eau de mare, visitée)
Une goutte prélevée sur la paroi verte de l’aquarium, sous l’objectif : une cellule en forme de pantoufle qui rame en battant de ses cils, plus vite que tout le reste du champ ; des cellules uniques et vertes — des producteurs nageurs, qui captent la lumière comme n’importe quelle feuille ; une masse qui coule autour de sa nourriture et l’avale tout entière. Chacune se nourrit, se déplace, esquive — toute la vie d’un animal ou d’une plante, tenue dans le budget d’une seule cellule.
Remarque 45.6 (Une cellule ou beaucoup : deux façons d’être vivant)
Un organisme unicellulaire fait tout avec une seule cellule ; ton corps fait tout avec des dizaines de milliers de milliards de cellules spécialisées — des cellules de joue pour tapisser, des cellules musculaires qui se contractent (Définition 17.6), des cellules nerveuses qui portent les messages de Proposition 33.2. Beaucoup de cellules permettent la division du travail ; une seule cellule veut dire tous les métiers dans une seule pièce. Les deux plans fonctionnent : les unicellulaires sont les êtres vivants les plus nombreux de la Terre.
45.3 La théorie cellulaire
Proposition 45.7 (La théorie cellulaire)
Deux phrases, mûries pendant des siècles, résument ce chapitre et Chapitre 29 :
- tout être vivant est fait d’une ou de plusieurs cellules, les plus petites unités du vivant ;
- toute cellule provient de la division d’une cellule existante.
Aucune exception n’a jamais été trouvée — ni dans les mers les plus profondes, ni dans la plus ancienne flaque de rocher. La seconde phrase a une conséquence considérable : toute cellule vivante aujourd’hui prolonge une chaîne ininterrompue de divisions qui remonte aux premiers vivants — la parenté (Proposition 44.4) écrite à l’échelle de la cellule.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Méthode 45.8 (Lire n’importe quel organisme à l’échelle cellulaire)
Devant n’importe quel être vivant :
- demande-toi d’abord : une cellule, ou beaucoup ?
- si beaucoup : attends-toi à des sortes spécialisées — pour tapisser, transporter, contracter, commander ;
- végétal ou animal ? cherche des parois et des grains verts au microscope ;
- toute croissance, réparation ou reproduction que tu observes : traduis-la en divisions de cellules — la phrase 2 garantit que la traduction existe.
Exemple 45.9 (La théorie à l’œuvre dans ce livre)
La phrase 1 fondait l’unité du vivant (Proposition 29.2) ; la phrase 2 fondait la croissance par division (Exemple 29.8), la levure qui double dans la pâte, les décomposeurs qui se multiplient dans le tas tiède, et les main-d’œuvres de microbes de Chapitre 43. Une petite théorie, qui porte une grande part de la biologie de cette année.
45.4 Exercices
Exercice 45.1 ★
Nomme le trousseau en trois pièces de toute cellule, avec le travail de chaque pièce.
Solution
Solution de Exercice 45.1.
La membrane — la fine enveloppe qui tient la cellule d’un seul tenant et contrôle ce qui entre et ce qui sort ; le cytoplasme — la gelée de remplissage où se fait le travail ; le noyau — le centre de commande qui dirige la vie de la cellule et sa division.
Exercice 45.2 ★
Nomme les trois suppléments de la cellule végétale et ce que fait chacun.
Solution
Solution de Exercice 45.2.
La paroi rigide — la tenue des plantes sans os ; les grains verts — les ateliers du métier des producteurs, qui captent la lumière ; la grande poche d’eau — sa pression garde la cellule bien gonflée.
Exercice 45.3 ★
Au microscope, comment distingues-tu une cellule de pellicule d’oignon d’une cellule de joue ? Deux différences visibles.
Exercice 45.4 ★
Qu’est-ce qu’un être vivant unicellulaire ? Nommes-en deux tirés de ce chapitre.
Exercice 45.5 ★
Énonce les deux phrases de la théorie cellulaire.
Solution
Solution de Exercice 45.5.
Tout être vivant est fait d’une ou de plusieurs cellules, les plus petites unités du vivant ; et toute cellule provient de la division d’une cellule existante.
Exercice 45.6 ★
Comment un organisme unicellulaire se reproduit-il ?
Solution
Solution de Exercice 45.6.
En se divisant en deux : une cellule devient deux organismes complets.
Exercice 45.7 ★★
Pourquoi les plantes tiennent-elles debout sans os ? Quelles deux pièces de l’équipement de la cellule végétale se partagent ce travail — et qu’est-ce que se faner, à l’échelle de la cellule ?
Solution
Solution de Exercice 45.7.
Les parois rigides et les poches d’eau bien gonflées : des millions de cellules à parois et sous pression s’épaulent comme un briquetage gonflé. Se faner, c’est le relâchement des poches — la pression perdue faute d’eau, et toute la structure qui s’affaisse.
Exercice 45.8 ★★
Quelle partie de la cellule est l’atelier des producteurs de Proposition 40.3 ? Pourquoi toute cellule animale doit-elle en être dépourvue, d’après Proposition 41.1 ?
Solution
Solution de Exercice 45.8.
Les grains verts. Les animaux sont des consommateurs — transformateurs de matière organique mangée, jamais fabricants à partir du minéral — si bien que leurs cellules ne portent aucun grain de fabrication : l’équipement va avec le métier, cellule par cellule.
Exercice 45.9 ★★
Donne trois sortes de cellules spécialisées de ton corps et le métier de chacune, d’après Remarque 45.6.
Exercice 45.10 ★★
Traduis en divisions de cellules, selon Méthode 45.8 : une éraflure qui guérit ; une pâte qui double dans la nuit ; un têtard qui grandit.
Solution
Solution de Exercice 45.10.
Éraflure qui guérit : des cellules de peau se divisent pour reconstruire la zone. Pâte qui double : des cellules de levure se divisent encore et encore dans la pâte tiède et sucrée. Têtard qui grandit : ses cellules se divisent et se spécialisent à mesure que le corps se bâtit.
Exercice 45.11 ★★
Les nageurs verts de la goutte de mare sont des cellules uniques qui captent la lumière. Quel métier de Définition 34.3 exercent-ils, et qu’est-ce que cela fait d’eux dans le réseau alimentaire de la mare ?
Solution
Solution de Exercice 45.11.
Le métier des producteurs : une fabrication unicellulaire de matière organique à partir de fournitures minérales et de lumière. Dans le réseau de la mare, ce sont des premiers maillons — l’étage vert que broutent les têtards et les puces d’eau.
Exercice 45.12 ★★★
Prends au sérieux la seconde phrase de la théorie cellulaire, comme Remarque 44.8 prenait l’arbre : quelle chaîne ininterrompue relie l’une de tes cellules de joue au passé lointain ? Énonce la conséquence en une phrase.
Solution
Solution de Exercice 45.12.
Chacune de tes cellules vient d’une division, dont la cellule mère venait d’une division, sans une seule rupture — en remontant par la cellule œuf fécondée, par les cellules de tes parents, et au-delà, dans le passé profond du vivant. Conséquence en une phrase : toute cellule vivante, y compris les tiennes, est le dernier maillon d’une chaîne ininterrompue de divisions aussi ancienne que la vie elle-même.
45.5 Problème : l’après-midi de microscopie
Problème 45.1
Problème du week-end — quatre lames, une théorie
L’après-midi de microscopie de la classe : quatre postes, quatre lames — pellicule d’oignon (A), grattage de joue (B), une goutte d’eau de mare (C), un frottis de yaourt (D). Chaque équipe fait le tour des quatre et tient ses dessins.
Partie I — Les postes A et B.
- Au poste A, l’équipe dessine des « briques » à parois droites, chacune avec une tache sombre serrée d’un côté. Nomme la paroi, la tache, et le coupable de ce tassement.
- Au poste B : des cellules arrondies, sans parois, avec des taches centrales. Énumère l’équipement que les cellules de A possèdent et que celles de B n’ont pas — et le trousseau que les deux partagent.
- Un camarade demande pourquoi les cellules d’oignon, venues d’un bulbe poussé sous terre, ne montrent aucun grain vert. Réponds avec le travail des grains et l’adresse du bulbe.
- À qui sont les cellules de la lame B ? Dis ce que cela implique par la phrase 2 de la théorie cellulaire : d’où vient chacune de ces cellules ?
Partie II — Les postes C et D.
- Poste C : la rameuse en forme de pantoufle, les nageurs verts, la masse qui coule. Pour chacun, nomme les activités vitales visibles en une minute d’observation — et conclus ce qu’est chacun.
- Les nageurs verts sont des cellules uniques et pourtant des producteurs. Quelle pièce d’équipement le dessin doit-il montrer pour le prouver ?
- Le frottis de yaourt du poste D montre de minuscules cellules par paires et en chaînes, en très grand nombre. Relie-les à Exemple 43.6 : qu’ont fait ces cellules au lait, et que sont-elles, dans le vocabulaire de ce chapitre ?
- Une équipe affirme que la lame D ne montre « aucun être vivant, juste des grains ». Quelle observation unique — avec de la patience ou une lame tiédie — trancherait la question de savoir si ces grains vivent, d’après la phrase 2 de la théorie cellulaire ?
Partie III — La rédaction.
- Le compte rendu doit ranger les quatre lames selon : une cellule ou beaucoup ? végétal, animal ou ni l’un ni l’autre ? Fais-le.
- Chaque dessin de l’après-midi montre le même trousseau en trois pièces. Énonce ce trousseau, et dis de quoi son universalité est la preuve (Proposition 29.2).
- L’enseignante conclut : « tout ce que vous avez dessiné aujourd’hui a un jour été une seule cellule ». Défends la phrase pour l’oignon, pour la propriétaire des cellules de joue et pour les chaînes du yaourt.
- Formule la découverte de l’après-midi sous forme de théorie cellulaire — deux phrases — et indique, pour chaque lame, quelle phrase elle a le mieux illustrée.
Solution
Solution de Problème 45.1.
1. La paroi : la paroi de la cellule végétale. La tache : le noyau. Le coupable du tassement : la grande poche d’eau, qui presse le noyau sur le côté.
2. A possède la paroi, la poche d’eau (et, dans les parties vertes, des grains verts) qui manquent à B. Les deux partagent le trousseau : membrane, cytoplasme, noyau.
3. Les grains sont les ateliers qui captent la lumière — et un bulbe souterrain vit dans le noir, où les ateliers resteraient inactifs : la plante les bâtit dans ses feuilles éclairées, pas dans son cellier enterré.
4. Les cellules des élèves eux-mêmes. D’après la phrase 2, chacune vient de la division d’une cellule existante — une chaîne de divisions qui remonte à la cellule œuf fécondée de chaque élève.
5. La rameuse : elle se déplace, se dirige, se nourrit — un organisme unicellulaire complet (de type animal). Les nageurs verts : ils se déplacent et captent la lumière — des producteurs unicellulaires. La masse : elle coule et engloutit sa nourriture — un chasseur unicellulaire. Chacun montre les activités de toute une vie dans une seule cellule.
6. Les grains verts — l’équipement qui capte la lumière et fait tourner la fabrication des producteurs.
7. Elles se sont nourries du sucre du lait et ont libéré l’acide qui l’a fait prendre en yaourt : ce sont des êtres vivants unicellulaires — la main-d’œuvre de microbes, enfin vue en personne.
8. Regarder un grain se diviser : un qui devient deux, deux qui deviennent quatre — la division est la signature que la phrase 2 exige du vivant. (Sur une lame tiédie, les microbes du yaourt obligent en quelques heures.)
9. A : beaucoup de cellules, végétal. B : beaucoup de cellules (un échantillon d’un animal pluricellulaire), animal. C : des cellules uniques — de type animal (la rameuse, la masse) et de type végétal (les nageurs verts) côte à côte. D : des cellules uniques, ni végétales ni animales — des microbes.
10. Membrane, cytoplasme, noyau. Son universalité, de l’oignon à la joue, de la mare au yaourt, est la preuve de l’unité du vivant : un seul plan de construction sous tout cela.
11. L’oignon a poussé à partir d’une cellule fabriquée par sa plante mère, par divisions ; l’élève a commencé par une seule cellule œuf fécondée ; chaque chaîne de yaourt a commencé par un microbe qui se divisait encore et encore. Tout ce qui a été dessiné remonte à une cellule de départ unique.
12. Phrase 1 — tout être vivant est fait de cellules : mieux montrée par A et B (et par la visite dans son ensemble). Phrase 2 — toute cellule vient d’une cellule qui se divise : mieux montrée par C et D, où la division est un mode de vie visible.