Gnéralités : cellule végétale..

Les principaux constituants

La paroi pectocellulosique rigide constitue une sorte de squelette externe. Cette paroi est spécifique de la cellule végétale. Elle la protège. Les plasmodesmes sont des points qui permettent les échanges entre les cellules.

A l'intérieur de la cellule, se trouve le cytoplasme, entouré d'une
membrane de phospholipides appelée membrane plasmique.
Dans le cytoplasme, plusieurs éléments sont présents :


– Le noyau entouré de la membrane nucléaire renferme l'information génétique.


– Les chloroplastes
sont les organites où se produit la photosynthèse. Ils sont présents
dans les organes aériens de la plante, et sont eux aussi spécifiques du
monde végétal. C'est le lieu où l'énergie lumineuse est transformée en
énergie chimique, puis stockée dans des molécules organiques : les
sucres.

– Les mitochondries : elles transforment
l'énergie contenue dans les molécules organiques en énergie utilisable
par la cellule pour toutes ses fonctions. Cette forme d'énergie,
l'adénosine triphosphate (ATP), est universelle au sein des organismes
vivants.


– Les ribosomes associés au réticulum endoplasmique sont le lieu de la synthèse des protéines.


– Les vacuoles
sont spécifiques de la cellule végétale et permettent le stockage de
l'eau, d'ions, de sucres, de dérivés azotés et de produits de
dégradation.


La division cellulaire

Toute cellule résulte de la division d'une autre cellule. Au début de
la division, le stock des constituants cellulaires est multiplié par
deux. Ainsi toutes les cellules d'une plante possèdent la même
information génétique, quel que soit le tissu végétal.


La totipotence des cellules végétales

Les cellules végétales, prélevées sur un organe quelconque d'une
plante, possèdent la capacité de régénérer un individu complet
identique à la plante mère. C'est la totipotence des cellules
végétales. Elle repose sur l'aptitude à la dédifférenciation : les
cellules peuvent redevenir des cellules simples, non spécialisées et se
différencier ensuite pour donner à nouveau les différents types de
cellules spécialisées.
























La paroi


La paroi est constituée principalement de polysaccharides (cellulose, hémicelluloses, pectines) mais aussi de protéines de structure, d'enzymes et de nombreux ions. Elle constitue ainsi un matériau composite, très hydrophile chez les cellules jeunes, qui présente des propriétés physiques remarquables.



Figure 11 - Paroi cellulaire en microscopie électronique. Observation après une fracture à froid et un contraste négatif d'une paroi de soja. On observe les microfibrilles parallèles de cellulose et on devine des liens inter-fibrillaires dus à d'autres constituants.

Sans entrer dans les détails de la structure très
complexe, on peut schématiser de manière simple l'architecture d'une
paroi jeune.



Figure 12 - Architecture schématique de la paroi. Entre les microfibrilles de cellulose qui constituent la trame, des molécules
d'hémicelluloses (ici, xyloglucanes en violet) assurent les liens.
D'autres molécules très complexes (pectines en jaune, vert et rouge)
constituent le reste de la matrice.


Les premiers êtres vivants, apparus sur terre
il y a environ 3,5 milliards d'années, étaient des bactéries
dépourvus de noyau cellulaire : des procaryotes. C'est à partir
de ces procaryotes que des êtres plus complexes sont apparus :
les eucaryotes. Leur caractéristique essentielle est de
posséder un noyau cellulaire qui renferme l'ADN, support de
l'information génétique. Tous les animaux et les végétaux
sont des eucaryotes.

Les principaux caractères distinctifs entre eucaryotes et
procaryotes sont résumés dans le tableau suivant :

La cellule végétale se distingue à son tour de la cellule
animale par trois caractéristiques cytologiques majeures :

• les plastes et pigments
  assimilateurs (chlorophylles, caroténoïdes,
  phycobilines)
  
• la paroi
  
• la vacuole
  

Les plastes et les pigments assimilateurs

Cellule végétale observée en microscopie optique (x100). Les chloropastes sont les petits points verts plaquées contre la paroi cellulaire

Les plastes sont des organites limités par deux membranes.
Ils dérivent tous de proplastes et sont de deux types :

• Les leucoplastes, dépourvus de pigments, tels les amyloplastes
  qui accumulent de l'amidon, substance de réserve.
  
• Les chromoplastes, en particulier les chloroplastes,
  dont les pigments, chlorophylles et caroténoïdes,
  assurent l'absorption de l'énergie solaire. Parmis
  ceux-ci, seul la chlorophylle a est capable capable
  de réaliser la consversion de l'énergie lumineuse en
  énergie chimique grâce à la réaction
  photosynthétique. D'autres chromoplastes
  accumulent des pigments caroténoïques qui confèrent à
  certains organes leur couleur jaune [photo forsythia], orangé
  [photo potiron],
  rouge [photo
  tomate].
  

La paroi



La paroi est l'enveloppe la
plus externe de la cellule végétale. Elle est essentiellement
composée de polymères glucidiques, cellulose et pectine, de
protéines pariétales et éventuellement d'autres composées de
nature phénolique (lignine et subérine). La paroi est composée
de trois parties :

• paroi primaire, de nature pecto-cellulosique, la
  paroi primaire n'existe seule que dans les cellules
  juvéniles. Elle est extensible, ce qui permet la
  croissance cellulaire (élongation),
  
• paroi secondaire, elle apparaît lors de la
  différenciation de la cellule. Elle est constituée de
  cellulose et d'hémicellulose et est enrichie en
  composés phénoliques : lignine (pour renforcer la
  rigidité), cutine et subérine (pour l'imperméabiliser).
  Cette différenciation s'observe pour les cellules
  conductrices de sève du xylème (le bois) et pour
  différents tissus de soutien (sclérenchyme) ou de
  protection (liège).
  
• lamelle moyenne, c'est la partie la plus externe
  de la paroi et elle est commune à deux cellules
  contigües. C'est elle qui se forme la première et elle
  est constituée de matières pectiques.
  

La paroi assure le maintien et définit la taille et la forme
de la cellule végétale. Elle participe à la régulation des
relations avec les autres cellules et avec l'extérieur, et, de
manière passive, au transport, à l'absorption, et à la
sécrétion de multiples substances. Pour permettre les
communications entre cellules, directement de cytoplasme à
cytoplasme, les parois sont finement ponctuées de plasmodesmes.

La vacuole



La vacuole est très importante chez les végétaux, elle
occupe 80 à 90% du volume cellulaire. Les cellules jeunes
possèdent plusieurs petites vacuoles alors que la cellule adulte
se caractérise par une vacuole unique. La vacuole est limitée
par une membrane : le tonoplasme. Elle contient le suc
vacuolaire dont la composition varie en fonction de l'état
de la plante. En général, son rôle est dédié au stockage de
l'eau, de solutés organiques, d'ions minéraux et parfois de
pigments (anthocyanes). A ce titre, la vacuole joue un rôle
majeur dans la régulation des grandes fonctions physiologiques
de la cellule végétale (pH, pression osmotique, concentrations
ioniques,...).