Introduction aux cellules

Si on imagine un mur de briques, quel est l'élément de base de ce mur ? Une brique, évidemment. Notre corps, à la manière de ce mur de briques, est constitué d'éléments de base qui sont les cellules.

Heureusement les cellules sont beaucoup plus intéressantes que de simples briques (tout comme le corps humain est plus intéressant qu'un mur !). En général les briques sont de forme carrée, alors que les cellules sont de formes diverses (ronde, carrée, en forme de fuseau ou d'étoile). Les briques restent en place là où on les pose, alors que beaucoup de cellules vont migrer d'un point à un autre. Lorsqu'on coupe en deux une brique, on obtient plusieurs briques, alors que si on coupe une cellule en deux on découvre un éventail complexe de structures spécialisées qui permettent à la cellule d'exercer ses fonctions. Les cellules sont donc les éléments de base du corps humain, et ce sont les éléments de construction les plus fascinants au monde !

Les cellules remplissent un très grand nombre de rôles différents à l'intérieur du corps humain. Par exemple, les cellules épithéliales qui protègent la surface externe du corps font partie de la peau et recouvrent les organes et les cavités corporelles. Les cellules osseuses constituent les os qui soutiennent le corps humain. Les cellules du système immunitaire se battent contre les bactéries envahissantes. Le sang et les cellules sanguines transportent l'oxygène et les nutriments à travers le corps tout en éliminant le dioxyde de carbone. Chacun de ces types de cellules joue un rôle vital pour la croissance, le développement et l'entretien quotidien du corps.

Malgré leur immense variété, les cellules d'organismes aussi différents que le corps humain, les oignons ou les bactéries (comme représenté dans les images ci-dessous de gauche à droite), partagent entre elles des caractéristiques fondamentales. On verra ces caractéristiques plus en détail dans les articles à venir. Dans cette partie on va jeter un rapide coup d’œil à la théorie cellulaire et comment les cellules ont été découvertes.

De nos jours cela peut paraître évident que tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Cependant, avant le 17e siècle, c'était loin de l'être pour la simple raison que personne n'avait jamais vu une cellule de près. Il a fallu le développement d'instruments suffisamment puissants utilisant des loupes, les microscopes, pour arriver à voir isolément des cellules dans un morceau de tissu ou des bactéries individuelles dans un échantillon de liquide. Pour en savoir plus sur la place des microscopes dans la biologie de nos jours, lire l'article sur la microscopie.

La première personne à avoir observé des cellules en tant que structures microscopiques est le scientifique britannique Robert Hooke. En fait, c'est lui qui a donné aux cellules leur nom. Dans son livre Micrographia, il a utilisé le mot cellule pour faire référence à la structure en forme de boîte qu’il a vue quand il a regardé un morceau de liège à travers un microscope rudimentaire${}^1$‍. Il a choisi le nom de cellule car ces boîtes lui rappelaient les cellules d’un monastère, les chambres sommaires où dormaient les moines${}^2$‍.

Pourtant les cellules que Hooke a observé provenaient d'un tissu mort et n'étaient en fait que les restes de la paroi cellulaire des cellules végétales après leur mort. La première personne a avoir observé des cellules vivantes et en déplacement est Anton van Leeuwenhoek, un opticien hollandais fabriquant de lentilles. En 1670, inspiré par le manuel de Hooke, il a crée son propre microscope${}^3$‍, le plus puissant de l'époque. Grâce à cette machine il a pu observer des organismes unicellulaires vivants (comme des bactéries), et des spermatozoïdes qu'il a appelés des animalcules.

Malgré la découverte de l'existence des cellules, les scientifiques sont restés longtemps sceptiques avant de réaliser qu'il s'agissait bien des constituants essentiels des animaux, des plantes et de tous les êtres vivants en général. En fait, ce n'est qu'à partir des années 1830 que le botaniste Matthias Schleiden et le zoologiste Theodor Schwann ont mis en avant une idée révolutionnaire : toutes les parties d'une plante ou d'un animal sont faites de cellules et ces cellules peuvent être produites à partir d'autres cellules${}^4$‍.

Un peu plus tard, le scientifique allemand Rudolf Virchow a complété cette théorie en disant que toutes les cellules doivent provenir d’autres cellules et pas uniquement certaines cellules, dans les bonnes conditions${}^5$‍. Toutefois, il semble avoir volé cette idée au scientifique polonais Robert Remak${}^6$‍.

Les idées de ces premiers penseurs sont résumées dans la théorie cellulaire moderne, qui stipule que :

Tout ça c'est bien beau mais on peut se demander : si toutes les cellules viennent d'autres cellules, d'où vient la première cellule ? On reviendra sur ce casse-tête dans les articles suivants lorsqu'on abordera les origines de la vie.