CELLULE EUCARYOTE: CARACTÉRISTIQUES, TYPES, PARTIES, MÉTABOLISME - LA BIOLOGIE - 2025

Les cellules eucaryotes sont des composants structuraux d'une large lignée d'organismes caractérisés en ce qu'ils ont des cellules avec un noyau délimité par une membrane et ayant un ensemble d'organites.

Parmi les organites les plus importants des eucaryotes, nous avons les mitochondries, responsables de la respiration cellulaire et d'autres voies liées à la génération d'énergie et de chloroplastes, trouvées dans les plantes et responsables du processus photosynthétique.

Cellule eucaryote animale. Source: par Nikol valentina romero ruiz, de Wikimedia Commons

En outre, il existe d'autres structures limitées par des membranes telles que l'appareil de Golgi, le réticulum endoplasmique, les vacuoles, les lysosomes, les peroxysomes, entre autres, qui sont propres aux eucaryotes.

Les organismes qui font partie des eucaryotes sont assez hétérogènes, à la fois en taille et en morphologie. Le groupe va des protozoaires unicellulaires et des levures microscopiques aux plantes et aux grands animaux qui habitent les eaux profondes.

Les eucaryotes diffèrent des procaryotes principalement par la présence du noyau et d'autres organites internes, en plus d'avoir une organisation élevée du matériel génétique. On peut dire que les eucaryotes sont beaucoup plus complexes sous différents aspects, à la fois structurels et fonctionnels.

Caractéristiques générales

Les caractéristiques les plus importantes qui définissent une cellule eucaryote sont: la présence d'un noyau défini avec le matériel génétique (ADN) à l'intérieur, les organites subcellulaires qui effectuent des tâches spécifiques et le cytosquelette.

Ainsi, certaines lignées ont des caractéristiques particulières. Par exemple, les plantes ont des chloroplastes, une grande vacuole et une épaisse paroi de cellulose. Chez les champignons, la paroi de la chitine est caractéristique. Enfin, les cellules animales ont des centrioles.

De même, il existe des organismes unicellulaires eucaryotes au sein des protistes et des champignons.

Parties (organites)

L'une des caractéristiques distinctives des eucaryotes est la présence d'organites ou de compartiments subcellulaires entourés d'une membrane. Parmi les plus remarquables, nous avons:

Coeur

Représentation de cellules humaines eucaryotes. Vous pouvez voir le noyau

Le noyau est la structure la plus visible des cellules eucaryotes. Il est délimité par une double membrane lipidique poreuse qui permet l'échange de substances entre le cytoplasme et l'intérieur nucléaire.

C'est l'organite chargé de coordonner tous les processus cellulaires, car il contient toutes les instructions nécessaires dans l'ADN qui permet de réaliser une immense variété de processus.

Le noyau n'est pas un organite parfaitement sphérique et statique avec de l'ADN dispersé au hasard en son sein. C'est une structure d'une complexité exquise avec différents composants tels que: l'enveloppe nucléaire, la chromatine et le nucléole.

Il existe également d'autres corps à l'intérieur du noyau tels que les corps Cajal et les corps PML (leucémie promyélocytaire).

Mitochondries

Mitochondries

Les mitochondries sont des organites entourées d'un système à double membrane et se retrouvent aussi bien chez les plantes que chez les animaux. Le nombre de mitochondries par cellule varie en fonction de ses besoins: dans les cellules aux besoins énergétiques élevés, le nombre est relativement plus élevé.

Les voies métaboliques qui ont lieu dans les mitochondries sont: le cycle de l'acide citrique, le transport d'électrons et la phosphorylation oxydative, la bêta-oxydation des acides gras et la dégradation des acides aminés.

Les chloroplastes

Chloroplaste

Les chloroplastes sont des organites typiques de plantes et d'algues, présentant des systèmes membranaires complexes. Le constituant le plus important est la chlorophylle, un pigment vert qui participe directement à la photosynthèse.

En plus des réactions associées à la photosynthèse, les chloroplastes peuvent générer de l'ATP, synthétiser des acides aminés, des acides gras, entre autres. Des études récentes ont montré que ce compartiment est lié à la production de substances contre des agents pathogènes.

Comme les mitochondries, les chloroplastes ont leur propre matériel génétique, de forme circulaire. Du point de vue évolutif, ce fait est une preuve qui soutient la théorie du possible processus endosymbiotique qui a donné naissance aux mitochondries et aux chloroplastes.

Réticule endoplasmique

Réticule endoplasmique

Le réticulum est un système de membranes qui continue avec le noyau et qui s'étend dans toute la cellule sous la forme d'un labyrinthe.

Il est divisé en un réticulum endoplasmique lisse et un réticulum endoplasmique rugueux, en fonction de la présence de ribosomes. Le réticulum rugueux est principalement responsable de la synthèse des protéines - grâce aux ribosomes ancrés. Le lisse, pour sa part, est lié aux voies métaboliques des lipides

Appareil de Golgi

Il se compose d'une série de disques aplatis appelés «citernes golgiennes». Elle est liée à la sécrétion et à la modification des protéines. Il participe également à la synthèse d'autres biomolécules, comme les lipides et les glucides.

Organismes eucaryotes

En 1980, le chercheur Carl Woese et ses collaborateurs ont réussi à établir les relations entre les êtres vivants à l'aide de techniques moléculaires. Grâce à une série d'expériences pionnières, ils ont réussi à établir trois domaines (également appelés "super royaumes") laissant derrière eux la vision traditionnelle des cinq royaumes.

D'après les résultats de Woese, nous pouvons classer les formes vivantes de la terre en trois groupes remarquables: les archées, les eubactéries et les eucarya.

Dans le domaine Eukarya se trouvent les organismes que nous connaissons sous le nom d'eucaryotes. Cette lignée est très diversifiée et englobe un certain nombre d'organismes unicellulaires et multicellulaires.

Unicellulaire

Les eucaryotes unicellulaires sont des organismes extrêmement complexes, car ils doivent posséder dans une seule cellule toutes les fonctions typiques d'un eucaryote. Les protozoaires sont historiquement classés comme rhizopodes, ciliés, flagellés et sporozoaires.

Comme exemples les plus marquants, nous avons l'euglena: espèce photosynthétique capable de se déplacer à travers un flagelle.

Il existe également des eucaryotes ciliés, comme la fameuse paramécie appartenant au genre Paramecium. Celles-ci ont une forme typique de pantoufle et bougent grâce à la présence de nombreux cils.

Dans ce groupe, il existe également des espèces pathogènes d'humains et d'autres animaux, comme le genre Trypanosoma. Ce groupe de parasites se caractérise par un corps allongé et un flagelle typique. Ils sont à l'origine de la maladie de Chagas (Trypanosoma cruzi) et de la maladie du sommeil (Trypanosoma brucei).

Le genre Plasmodium est l'agent causal du paludisme ou du paludisme chez l'homme. Cette maladie peut être mortelle.

Il existe également des champignons unicellulaires, mais les caractéristiques les plus remarquables de ce groupe seront décrites dans les sections suivantes.

Les plantes

Toute la grande complexité des plantes que nous observons quotidiennement appartient à la lignée eucaryote, des graminées et graminées aux arbres complexes et grands.

Les cellules de ces individus se caractérisent par une paroi cellulaire composée de cellulose, ce qui donne de la rigidité à la structure. De plus, ils contiennent des chloroplastes qui contiennent tous les éléments biochimiques nécessaires au processus photosynthétique.

Les plantes représentent un groupe d'organismes très diversifié, avec des cycles de vie complexes qu'il serait impossible d'englober dans quelques caractéristiques seulement.

Champignons

Le terme «champignon» est utilisé pour désigner différents organismes tels que les moisissures, les levures et les individus capables de produire des champignons.

Selon les espèces, ils peuvent se reproduire sexuellement ou asexuellement. Ils se caractérisent principalement par la production de spores: petites structures latentes qui peuvent se développer lorsque les conditions environnementales sont favorables.

Vous pourriez penser qu'elles sont similaires aux plantes, car elles se caractérisent toutes deux par un mode de vie sessile, c'est-à-dire qu'elles ne bougent pas. Cependant, les champignons manquent de chloroplastes et ne disposent pas de la machinerie enzymatique nécessaire pour effectuer la photosynthèse.

Leur mode d'alimentation est hétérotrophe, comme la plupart des animaux, ils doivent donc rechercher une source d'énergie.

Les animaux

Les animaux représentent un groupe composé de près d'un million d'espèces cataloguées et classées correctement, bien que les zoologistes estiment que la valeur réelle pourrait être plus proche de 7 ou 8 millions. Ils constituent un groupe aussi diversifié que ceux mentionnés ci-dessus.

Ils se caractérisent par être hétérotrophes (ils recherchent leur propre nourriture) et ont une mobilité remarquable qui leur permet de bouger. Pour cette tâche, ils disposent d'une série de mécanismes de locomotion variés qui leur permettent de se déplacer sur terre, sur l'eau et dans l'air.

Concernant leur morphologie, on retrouve des groupes incroyablement hétérogènes. Bien que nous pourrions faire une division en invertébrés et vertébrés, où la caractéristique qui les distingue est la présence de la colonne vertébrale et de la notocorde.

Parmi les invertébrés, nous avons des porifères, des cnidaires, des annélides, des nématodes, des vers plats, des arthropodes, des mollusques et des échinodermes. Alors que les vertébrés comprennent des groupes mieux connus tels que les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères.

Types de cellules eucaryotes

Il existe une grande diversité de cellules eucaryotes. Bien que vous puissiez penser que les plus complexes se trouvent chez les animaux et les plantes, c'est incorrect. La plus grande complexité est observée dans les organismes protistes, qui doivent avoir tous les éléments nécessaires à la vie confinés dans une seule cellule.

Le chemin d'évolution qui a conduit à l'apparition d'organismes multicellulaires a entraîné la nécessité de répartir les tâches au sein de l'individu, ce que l'on appelle la différenciation cellulaire. Ainsi, chaque cellule est responsable d'une série d'activités limitées et possède une morphologie qui lui permet de les réaliser.

Au fur et à mesure du processus de fusion ou de fécondation des gamètes, le zygote résultant subit une série de divisions cellulaires ultérieures qui conduiront à la formation de plus de 250 types de cellules.

Chez l'animal, les voies de différenciation suivies par l'embryon sont dirigées par les signaux qu'il reçoit de l'environnement et dépendent largement de sa position dans l'organisme en développement. Parmi les types de cellules les plus importants, nous avons:

Les neurones

Les neurones ou cellules spécialisées dans la conduction de l'impulsion nerveuse faisant partie du système nerveux.

Cellules musculaires

Cellules musculaires squelettiques qui possèdent des propriétés contractiles et sont alignées dans un réseau de filaments. Ceux-ci permettent les mouvements typiques des animaux tels que la course ou la marche.

Cellules cartilagineuses

Les cellules cartilagineuses se spécialisent dans le support. Pour cette raison, ils sont entourés d'une matrice contenant du collagène.

Cellules sanguines

Les composants cellulaires du sang sont les globules rouges et blancs et les plaquettes. Les premiers sont en forme de disque, n'ont pas de noyau à maturité et ont pour fonction de transporter l'hémoglobine. Les globules blancs participent à la réponse immunitaire et les plaquettes au processus de coagulation sanguine.

Métabolisme

Les eucaryotes présentent une série de voies métaboliques telles que la glycolyse, les voies du pentose phosphate, la bêta oxydation des acides gras, entre autres, organisées en compartiments cellulaires spécifiques. Par exemple, l'ATP est généré dans les mitochondries.

Les cellules végétales ont un métabolisme caractéristique, car elles possèdent la machinerie enzymatique nécessaire pour absorber la lumière du soleil et générer des composés organiques. Ce processus est la photosynthèse et les transforme en organismes autotrophes capables de synthétiser les composants énergétiques nécessaires à leur métabolisme.

Les plantes ont une voie spécifique appelée cycle du glyoxylate qui se produit dans le glyoxysome et est responsable de la conversion des lipides en glucides.

Les animaux et les champignons sont caractérisés par le fait qu'ils sont des hétérotrophes. Ces lignées sont incapables de produire leur propre nourriture, elles doivent donc la rechercher activement et la dégrader.

Différences avec les procaryotes

La différence cruciale entre un eucaryote et un procaryote est la présence d'un noyau délimité par une membrane et défini dans le premier groupe d'organismes.

On peut arriver à cette conclusion en examinant l'étymologie des deux termes: procaryote provient des racines pro qui signifie «avant» et karyon qui est noyau; tandis que les eucaryotes se réfèrent à la présence d'un "vrai noyau" (eu signifiant "vrai" et karyon signifiant noyau)

Cependant, nous trouvons des eucaryotes unicellulaires (c'est-à-dire que tout l'organisme est une seule cellule) tels que le célèbre Paramecium ou les levures. De la même manière, on trouve des organismes eucaryotes multicellulaires (constitués de plus d'une cellule) comme les animaux, y compris les humains.

Selon les archives fossiles, il a été possible de conclure que les eucaryotes ont évolué à partir de procaryotes. Par conséquent, il est logique de supposer que les deux groupes ont des caractéristiques similaires telles que la présence d'une membrane cellulaire, des voies métaboliques communes, entre autres. Les différences les plus évidentes entre les deux groupes seront décrites ci-dessous:

Source: par Aucun auteur lisible par machine fourni. Mortadelo2005 supposé (basé sur les revendications de droits d'auteur)., via Wikimedia Commons

Taille

Les organismes eucaryotes sont généralement plus gros que les procaryotes, car ils sont beaucoup plus complexes et avec plus d'éléments cellulaires.

En moyenne, le diamètre d'un procaryote est compris entre 1 et 3 µm, tandis qu'une cellule eucaryote peut être de l'ordre de 10 à 100 µm. Bien qu'il existe des exceptions notables à cette règle.

Présence d'organites

Dans les organismes procaryotes, il n'y a pas de structures délimitées par une membrane cellulaire. Ceux-ci sont extrêmement simples et manquent de ces organes internes.

Normalement, les seules membranes que possèdent les procaryotes sont chargées de délimiter l'organisme avec l'environnement extérieur (notez que cette membrane est également présente chez les eucaryotes).

Coeur

Comme mentionné ci-dessus, la présence d'un noyau est un élément clé pour discriminer les deux groupes. Chez les procaryotes, le matériel génétique n'est délimité par aucun type de membrane biologique.

En revanche, les eucaryotes sont des cellules avec une structure intérieure complexe et, selon le type de cellule, présentent les organites spécifiques qui ont été décrits en détail dans la section précédente. Ces cellules ont généralement un seul noyau avec deux copies de chaque gène - comme dans la plupart des cellules humaines.

Chez les eucaryotes, l'ADN (acides désoxyribonucléiques) est très organisé à différents niveaux. Cette longue molécule est associée à des protéines, appelées histones, et est compactée à un niveau tel qu'elle est capable de pénétrer dans un petit noyau, qui peut être observé à un certain point de la division cellulaire sous forme de chromosomes.

Les procaryotes n'ont pas des niveaux d'organisation aussi sophistiqués. En général, le matériel génétique se présente sous la forme d'une seule molécule circulaire qui peut adhérer à la biomembrane qui entoure la cellule.

Cependant, la molécule d'ADN n'est pas distribuée au hasard. Bien qu'il ne soit pas enveloppé dans une membrane, le matériel génétique est situé dans une région appelée nucléoïde.

Mitochondries et chloroplastes

Dans le cas particulier des mitochondries, ce sont des organites cellulaires où se trouvent les protéines nécessaires aux processus de respiration cellulaire. Les procaryotes - qui doivent contenir ces enzymes pour les réactions oxydatives - sont ancrés dans la membrane plasmique.

De même, dans un cas tel que l'organisme procaryote est photosynthétique, le processus se déroule dans les chromatophores.

Ribosomes

Les ribosomes sont les structures responsables de la traduction de l'ARN messager en protéines que la molécule code. Ils sont assez abondants, par exemple une bactérie commune, comme Escherichia coli, peut posséder jusqu'à 15 000 ribosomes.

Deux unités qui composent le ribosome peuvent être distinguées: une majeure et une mineure. La lignée procaryote est caractérisée par la présentation de ribosomes 70S, composés de la grande sous-unité 50S et de la petite sous-unité 30S. En revanche, chez les eucaryotes, ils sont composés d'un grand 60S et d'une petite sous-unité 40S.

Chez les procaryotes, les ribosomes sont dispersés dans tout le cytoplasme. Alors que chez les eucaryotes, ils sont ancrés aux membranes, comme dans le réticulum endoplasmique rugueux.

Cytoplasme

Le cytoplasme des organismes procaryotes a un aspect principalement granuleux, grâce à la présence de ribosomes. Chez les procaryotes, la synthèse d'ADN se produit dans le cytoplasme.

Présence de la paroi cellulaire

Les organismes procaryotes et eucaryotes sont délimités de leur environnement externe par une double membrane biologique lipidique. Cependant, la paroi cellulaire est une structure qui entoure la cellule et n'est présente que dans la lignée procaryote, dans les plantes et dans les champignons.

Cette paroi est rigide et la fonction générale la plus intuitive est de protéger la cellule du stress environnemental et d'éventuels changements osmotiques. Cependant, au niveau de la composition, ce mur est totalement différent dans ces trois groupes.

La paroi bactérienne est composée d'un composé appelé peptidoglycane, formé de deux blocs structuraux liés par des liaisons de type β-1,4: la N-acétyl-glucosamine et l'acide N-acétylmuramique.

Chez les plantes et les champignons - tous deux eucaryotes - la composition de la paroi varie également. Le premier groupe est constitué de cellulose, un polymère formé par des unités répétitives du sucre glucose, tandis que les champignons ont des parois de chitine et d'autres éléments tels que les glycoprotéines et les glycanes. Notez que tous les champignons n'ont pas de paroi cellulaire.

ADN

Le matériel génétique entre les eucaryotes et les procaryotes varie non seulement dans la façon dont il est compacté, mais aussi dans sa structure et sa quantité.

Les procaryotes sont caractérisés par leur faible quantité d'ADN, entre 600 000 paires de bases et 8 millions. Autrement dit, ils peuvent coder de 500 à quelques milliers de protéines.

Les introns (séquences d'ADN qui ne codent pas pour les protéines et qui sont des gènes d'interruption) sont présents chez les eucaryotes et non chez les procaryotes.

Le transfert horizontal de gènes est un processus important chez les procaryotes, tandis que chez les eucaryotes, il est pratiquement absent.

Processus de division cellulaire

Dans les deux groupes, le volume cellulaire augmente jusqu'à ce qu'il atteigne une taille adéquate. Les eucaryotes effectuent la division par un processus complexe de mitose, qui se traduit par deux cellules filles de taille similaire.

La fonction de la mitose est d'assurer un nombre approprié de chromosomes après chaque division cellulaire.

Une exception à ce processus est la division cellulaire des levures, en particulier du genre Saccharomyces, où la division conduit à la génération d'une cellule fille plus petite, puisqu'elle est formée au moyen d'un "renflement".

Les cellules procaryotes ne subissent pas de division cellulaire de mitose - une conséquence intrinsèque de l'absence de noyau. Dans ces organismes, la division se fait par division binaire. Ainsi, la cellule grandit et se divise en deux parties égales.

Certains éléments participent à la division cellulaire chez les eucaryotes, comme les centromères. Dans le cas des procaryotes, il n'y a pas d'analogues à ceux-ci et seules quelques espèces de bactéries ont des microtubules. La reproduction de type sexuel est fréquente chez les eucaryotes et rare chez les procaryotes.

Cytosquelette

Les eucaryotes ont une organisation très complexe au niveau du cytosquelette. Ce système est composé de trois types de filaments classés par leur diamètre en microfilaments, filaments intermédiaires et microtubule. De plus, il existe des protéines aux propriétés motrices associées à ce système.

Les eucaryotes ont une série de processus qui permettent à la cellule de se déplacer dans son environnement. Ce sont les flagelles, dont la forme rappelle celle d'un fouet et le mouvement est différent chez les eucaryotes et les procaryotes. Les cils sont plus courts et généralement présents en grand nombre.

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