THÉORIE CELLULAIRE: HISTOIRE, POSTULATS ET AUTEURS - LA BIOLOGIE - 2024

La théorie cellulaire est la théorie qui propose que tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Il a été proposé par Matthias Schleiden, Theodor Schwann et Rudolph Virchow entre les années 1838 et 1859, et est considéré comme une théorie clé pour la naissance de la biologie cellulaire.

L'avènement de cette théorie a définitivement écarté la conception aristotélicienne selon laquelle la vie pouvait surgir par génération spontanée à partir de matière inerte ou non vivante, une idée maintenue dans le monde scientifique pendant de nombreux siècles.

Cellules dans un tissu vivant d'une feuille de plante (Source: Des_Callaghan via Wikimedia Commons)

Aujourd'hui, il n'est pas fou de penser que des organismes aussi différents que les animaux, les plantes et les bactéries, par exemple, sont constitués d'unités de base équivalentes comme des cellules, mais il y a des centaines d'années, ces idées semblaient un peu tirées par les cheveux.

Avec une simple observation au microscope des feuilles d'une plante, de la peau d'un amphibien, des poils d'un mammifère ou d'une colonie de bactéries, on peut rapidement affirmer qu'ils sont tous composés d'une unité de base avec une organisation et une composition similaires.; la cellule.

Les organismes unicellulaires eucaryotes de différents types et les cellules de tissus animaux complexes tels que le cerveau ou le muscle, par exemple, sont radicalement différents dans leur structure et leur fonction, mais ils ont tous une membrane qui les entoure, un cytosol qui il abrite un noyau et des organites qui ont certaines capacités fonctionnelles.

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

Bien qu'elle ait été établie comme théorie par trois auteurs principaux, la théorie cellulaire a eu lieu grâce à de nombreuses connaissances, observations et contributions antérieures de différents auteurs, qui ont fourni les pièces du puzzle que Schleiden, Schwann et Virchow assembleraient plus tard, et que d'autres affineraient plus tard.

Contexte et histoire de la théorie cellulaire

La formulation de la théorie cellulaire par Schleiden, Schwann et Virchow n'aurait pas été possible sans l'invention antérieure du microscope, qui a eu lieu au milieu du 17e siècle.

Deux personnages importants ont été impliqués dans les premières observations microscopiques de cellules et dans la fabrication des premiers microscopes rudimentaires: Robert Hooke, en 1665, et plus tard, Antoni van Leeuwenhoek.

Cependant, il y a des rapports sur les observations d'Athanasius Kircher qui, en 1658, a observé des créatures vivantes (en plus des vers) se formant sur des tissus en décomposition. À peu près à la même époque, le Swammerdam allemand a décrit des «corpuscules» globulaires dans le sang et s'est rendu compte que les embryons de grenouilles étaient également constitués de «particules» globulaires.

Robert Hooke est celui qui a inventé le terme «cellule» pour décrire les cellules qu'il a observées en regardant une feuille de liège au microscope; tandis que Leeuwenhoek se consacre avec ferveur à la fabrication de microscopes et à l'observation répétée d'échantillons provenant de différents endroits, affirmant l'existence d'une vie infime.

Hooke et Leeuwenhoek peuvent tous deux être considérés comme les «pères» de la microbiologie, puisqu'ils ont été les premiers à signaler l'existence d'organismes microscopiques dans différents milieux naturels (plans d'eau, raclures de saletés sur prothèses dentaires, sperme, etc.).

Deux autres auteurs de l'époque, Marcello Malpighi et Nehemiah Grew, ont étudié en détail certains tissus végétaux. Les publications de Malpighi (1671) et Grew indiquent que les deux auteurs ont identifié la structure des cellules au cours de leurs observations, mais les ont appelées "cellules", "pores" ou "saccules".

Cellule eucaryote végétale

Refuser les théories sur la génération spontanée

Pendant de nombreux siècles, la communauté scientifique a soutenu que la vie pouvait être générée spontanément à partir de matière inanimée (inerte, non vivante), basée sur la «force vitale» ou le «potentiel» d'éléments tels que l'eau et la terre. pour générer la vie.

Cependant, ces postulats ont été réfutés par les expériences menées par l'Italien Lazzaro Spallanzani, qui a montré en 1767 que lorsque l'eau des étangs ou des puits était bouillie, la «force vitale» disparaissait, ce qui impliquait que ce qui existait dans l'eau était des organismes vivants.

Par conséquent, ses travaux ont été les pionniers pour la démonstration que la vie ne peut naître que d'une vie préexistante ou, ce qui est pareil, que toutes les cellules proviennent d'autres cellules et non de la matière inerte.

Environ un siècle après les travaux de Spallanzani, le Français Louis Pasteur a créé le précédent avec ses propres expériences, montrant définitivement que la génération spontanée n'avait pas sa place dans le monde scientifique.

Postulats de la théorie cellulaire

L'un des postulats de la théorie cellulaire est que les cellules proviennent de cellules qui existaient déjà

Bien que la théorie cellulaire ait été formulée sur la base d'observations faites dans des organismes «supérieurs», elle est valable pour tous les êtres vivants, même les organismes unicellulaires tels que certains parasites et bactéries.

Les principaux postulats de la théorie cellulaire sont au nombre de trois:

1- Tous les êtres vivants sont constitués de cellules

Le botaniste M. Schleiden et le zoologiste T. Schwann ont proposé ce postulat, affirmant qu'au niveau microscopique, les plantes et les animaux étaient constitués de cellules.

2- Les cellules sont les unités de base de tous les êtres vivants

Ce principe a également été postulé par Schleiden et Schwann et est un principe de base pour définir un être vivant; Tous les êtres vivants sont constitués de cellules, qu'elles soient unicellulaires ou multicellulaires.

3- Les cellules ne peuvent provenir que de cellules préexistantes et non par génération spontanée

Ce principe a été établi par Rudolph Virchow.

Plus tard, un autre auteur, A. Weismann, a ajouté le corollaire suivant à la théorie:

- Les cellules que nous connaissons aujourd'hui ("modernes") sont issues d'un petit groupe de cellules "ancestrales"

Un corollaire qui peut être mis en évidence grâce aux similitudes trouvées entre certaines protéines complexes retrouvées dans toutes les cellules, le cytochrome étant l'un des meilleurs exemples de ces protéines, car il est "conservé" en termes de structure et de fonction à la fois chez les bactéries et dans les plantes et les animaux.

Auteurs principaux

Si M. Schleiden, T. Schwann et R. Virchow ont été les principaux protagonistes dans la formulation de la théorie cellulaire telle que nous la connaissons aujourd'hui, nombreux sont les scientifiques qui ont participé, directement ou indirectement, à sa mise en place définitive.

Robert Hooke (1635-1702)

Portrait de Robert Hooke (Source: Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Ce scientifique anglais vertueux a non seulement fait des découvertes dans le domaine de la biologie, mais s'est également intéressé à la physique et à l'astronomie.

En 1665, il a présenté à la Royal Society de Londres son livre intitulé "Micrographie ou quelques descriptions physiologiques de corps miniatures à travers une loupe" (de l'anglais Micrographia ou certaines descriptions physiologiques de corps miniatures à la loupe).

Dans ce livre, Hooke met en évidence les observations qu'il a faites sur une feuille de liège, dans laquelle il a identifié des unités semblables à des «cellules» qu'il a appelées «cellules». À un grossissement de 30 fois seulement, Hooke a observé le même schéma chez d'autres plantes et dans les os de certains animaux, suggérant que les tissus vivants étaient constitués des mêmes «pores» ou «cellules».

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Portrait d'Antoni van Leeuwenhoek (Source: Jan Verkolje (1650-1693) via Wikimedia Commons)

Contemporain de Robert Hooke, le Néerlandais A. Leeuwenhoek a consacré une partie de sa vie à la fabrication de microscopes et à l'observation d'échantillons à travers eux. Il a été le premier auteur à montrer des cellules vivantes (Hooke n'a vu que les cellules mortes de l'écorce de certains arbres et des os de certains animaux).

De plus, la conception de ses microscopes lui a permis d'apprécier beaucoup plus en détail les structures cellulaires, et l'a conduit à la découverte de nombreux organismes unicellulaires qu'il a appelés «animalcules», qui sont aujourd'hui connus pour être à la fois des animaux unicellulaires et des plantes.

En 1674, Leeuwenhoek a décrit pour la première fois les globules rouges et le sperme dans son propre sperme.

Matthias Schleiden (1804-1881)

Portrait de Matthias Schleiden (Source: Fæ, via Wikimedia Commons)

C'est ce scientifique allemand, professeur de botanique, qui a "formulé" la théorie cellulaire à partir de ses observations dans les tissus végétaux. De plus, il était très intéressé par l'origine des cellules, il s'est donc consacré à son étude en utilisant des embryons issus de tissus végétaux.

Schleiden a osé proposer que les cellules se développent «de novo» à partir d'une masse de minuscules granules à l'intérieur des cellules, qui forment un «noyau» dont la croissance progressive est devenue une nouvelle cellule.

Theodor Schwann (1810-1882)

Portrait de Theodor Schwann (Source: Fæ, via Wikimedia Commons)

Cet auteur allemand était chargé de «généraliser» la théorie cellulaire pour tous les organismes vivants, y compris les plantes et les animaux.

Schwann a décrit des cellules nucléées dans divers tissus: dans les cellules de la notocorde et du cartilage, dans les larves de crapaud, dans le foie, les reins, le pancréas, les glandes salivaires et le tissu conjonctif d'embryons de porc.

Ses résultats ont été rapportés en 1838 dans ses «Notes de terrain sur la nature et la médecine». Cet auteur a également apporté d'importantes contributions aux neurosciences, car il a été le premier à décrire le revêtement membraneux qui entoure les processus des cellules nerveuses.

Robert Brown (1773-1858)

Ce botaniste et médecin écossais a été le premier (en 1831) à reconnaître le noyau comme une partie essentielle des cellules vivantes, grâce à ses observations microscopiques sur les feuilles d'orchidées. Brown est celui qui a inventé le terme «noyau» pour décrire une «aréole circulaire opaque unique» au centre des cellules.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Portrait de Rudolf Virchow (Source: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 via Wikimedia Commons)

Ce médecin et pathologiste allemand a été chargé de publier par écrit, en 1855, l'idée que chaque cellule provient d'une cellule préexistante (omnis cellula e cellula), excluant la possibilité d'une génération spontanée.

Quelques années plus tôt, il déclarait que: "la cellule, en tant que forme la plus simple de manifestation de la vie qui, pourtant, représente l'idée de vie, est l'unité organique, l'être vivant indivisible".

Louis Pasteur (1822-1895)

Portrait de Louis Pasteur (Source: Paul Nadar via Wikimedia Commons)

C'est ce microbiologiste français qui a définitivement écarté la théorie de la génération spontanée, grâce aux expériences qu'il a menées dans les années 1850, dans lesquelles il a démontré que la multiplication des organismes unicellulaires se faisait à partir d'organismes déjà existants.

Sa ferme conviction l'a amené à concevoir une procédure expérimentale par laquelle il a démontré qu'un «bouillon de viande» pouvait être stérilisé en le faisant bouillir dans un flacon «col de cygne», capable de «piéger» les particules de poussière et autres contaminants avant qu'ils atteindre le fond du récipient.

Pasteur a démontré que si le bouillon était bouilli puis que le col du flacon était cassé et qu'il était laissé exposé à l'air, il devenait finalement contaminé, acquérant un aspect trouble en raison d'une contamination microbienne.

Il est important de noter que d'autres auteurs tels que Carl Benda (1857–1933) et Camilo Golgi (1843–1926) (entre autres) ont par la suite apporté des contributions importantes concernant la clarification de la structure interne des cellules eucaryotes, décrivant leurs principaux organites et leurs fonctions..

Références

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… et Walter, P. (2013). Biologie cellulaire essentielle. Garland Science.
2. Mazzarello, P. (1999). Un concept fédérateur: l'histoire de la théorie cellulaire. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Introduction à la botanique (n ° 580 N117i). Pearson.
4. Ribatti, D. (2018). Une note historique sur la théorie cellulaire. Recherche expérimentale sur les cellules, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR et Martin, DW (2011). Biology (9e éd.). Brooks / Cole, Cengage Learning: États-Unis.
6. Villanueva, JR (1970). La cellule vivante.
7. Willey, JM, Sherwood, L. et Woolverton, CJ (2008). Microbiologie de Prescott, Harley et Klein. Enseignement supérieur McGraw-Hill.