LES PROPRIETES STRUCTURALES
DE LA CELLULE VEGETALE
Bien
qu’on admette depuis plus d’un siècle et demi-siècle, selon la «théorie
cellulaire[1]»,
que tous les êtres vivants sont bâtis de cellules, toutefois celles-ci n’ont
pas la même structure chez tous les organismes vivants. Les cellules végétales,
bien qu’elles soient des eucaryotes, sont néanmoins caractérisées
par un certain nombre de propriétés structurales propres au règne végétal.
En
général, la cellule végétale présente trois propriétés structurales
caractéristiques, à savoir :
·
Elle est
entourée d’une membrane squelettique rigide.
·
Elle
possède des organites spécifiques qu’on appelle «plastes».
·
Elle
possède une grande vacuole qui occupe presque la totalité du volume cellulaire.
A
celles-ci nous pouvons ajouter, mais d’une moindre importance, les inclusions
cytoplasmiques qui caractérisent certaines cellules végétales.
Nous
nous intéresserons ici qu’à l’étude de ces trois caractéristiques de la cellule
végétale.
I- LA PAROI CELLULAIRE
Contrairement
aux cellules animales, les cellules végétales sont entourées, de plus à la
membrane plasmique ou plasmalemme, d’une deuxième membrane plus
ou moins rigide appelée : paroi cellulaire ou saccoderme.
Il
est de tradition de distinguer trois couches successives dans la paroi
cellulaire d’une cellule adulte ou mature : ainsi, de l’extérieur
vers l’intérieur on distingue:
·
La lamelle
moyenne ou mitoyenne.
·
La paroi
primaire
·
La paroi
secondaire
1-1)
La Lamelle moyenne :
Etant
la première qui soit formée, la lamelle moyenne est considérée comme une couche
commune entre les cellules voisines, elle joue ainsi le rôle d’un ciment qui
colle les cellules les unes aux autres dans un même tissu. Elle est de nature
purement pectique d’où sa consistance gélatineuse.
1-2)
La paroi primaire :
La
paroi primaire, est la paroi élaborée par la cellule entre sa membrane
plasmique et la lamelle moyenne. Elle est plus rigide et plus épaisse que la
lamelle moyenne. Elle existe seule chez les jeunes cellules dont elle n’empêche
pas leur croissance car elle est mince, flexible et extensible. Elle est de nature pectocellulosique
(microfibrilles de cellulose enchâssées dans une matrice molle faite de
composés pectiques, d’hémicelluloses et de protéines).
1-3)
La paroi secondaire :
Elle n’existe que chez les
cellules âgées, c.-à-d. celles qui ont achevé leur croissance, car elle est
ferme et non extensible d’où elle empêche leur croissance. Située vers
l’intérieur entre la membrane plasmique et la paroi primaire, elle est plus
épaisse et plus rigide que la paroi primaire car elle est formée que de
microfibrilles de cellulose (absence de la matrice qui rend la paroi
flexible).
II- LES PLASTES
Les
plastes sont des organites qui ont pour fonction soit de stocker les
différentes substances élaborées dans la cellule, soit, en renfermant
différents pigments, de participer activement dans certains processus de
biosynthèse de différentes substances vitales pour la cellule et par voie de conséquence
pour la plante.
A
leur naissance, les plastes sont indifférencies, ne renferment aucun pigment et
d’où on les appelle : proplastes. Graduellement ils se spécialisent
pour devenir, soit :
·
Des chloroplastes, caractérisés par la
présence de la chlorophylle.
·
Des chromoplastes, de couleurs jaune, rouge
ou orange, caractérisés par l’absence de la chlorophylle.
·
Des leucoplastes, incolores qui jouent un
rôle de stockage de diverses substances.
1- Les
CHLOROPLASTES :
1-1-
Structure et
ultrastructure : (voir
les figures ci-après)
Le
chloroplaste est un organite de forme lenticulaire ou ovoïde (chez les plantes
inférieures les chloroplastes peuvent avoir diverses formes ;
filamenteuses, rondes, spiralées etc.) de 3-10 µm de diamètre et de 1-3 µm
d’épaisseur. Chaque cellule contient de 10 à 200 chloroplastes (plus ils sont
nombreux plus ils sont petits). L’ensemble des chloroplastes dans une cellule
constitue le plastidome. Les chloroplastes évoluent en fonction
de l’âge de la plante et de son environnement.
Les
chloroplastes possèdent une double membrane (6 nm d’épaisseur) séparées par un
espace intermembranaire de 10 nm d’épaisseur, où aucune réaction enzymatique
n’ait lieu (privé d’enzymes).
La
membrane externe est relativement perméable (elle est faite de protéines
et de phospholipides), par contre la membrane interne se caractérise par
sa perméabilité sélective, son organisation structurale est plus
complexe, due à sa forte teneur en protéines (parmi les protéines enzymatiques
que l’on trouve le plus souvent sont les ATPases), de plus à sa
composition en, lipides un peu particuliers, galactolipides et sulfolipides,
A
l’intérieur du chloroplaste, le stroma constitue la matrice
intraplastidiale dans laquelle se situer des plastoribosomes
(ribosomes 70S), un ADN circulaire, des grains d’amidon (qui constituent une
réserve temporaire de sucre nécessaire au fonctionnement des chloroplastes),
des plastoglobules (globules lipidiques) etc. et un système
lamellaire fait d’empilements[1]
de saccules aplatis que l’on appelle Grana (singulier Granum).
Chaque
granum est formé d’un ensemble de saccules aplatis appelés Thylakoïdes =
Thylacoïdes. Le thylacoïde est
constitué d’une simple membrane qui délimite un espace interne appelé lumen,
une phase aqueuse, qui contient diverses substances notamment les pigments
photosynthétiques (les chlorophylles).
Chaque
grana peut être constitue de 2 à 100 disques reliés les uns aux autres par des
lamelles stromatiques interconnectées, constituant ainsi un réseau continu.
1-2-
La composition chimique des
thylakoïdes :
·
Les
lipides : ils représentent 30% de la masse des thylacoïdes. On en
distingue les galactolipides (75%), les phospholipides (15%) et les
sulpholipides (10%).
·
Les pigments : on en distingue deux classes importantes : les
chlorophylles (a et b) et les caroténoïdes. Par contre chez certaines plantes
inférieures (algues), d’autres pigments peuvent exister comme les phycobiliprotéines.
o La
chlorophylle :
c’est un pigment vert facilement extractible par des solvants organiques tels
que l’acétone ou le chloroforme, il représente 3% de la masse des
chloroplastes. La chlorophylle « a » a une couleur bleu-vert alors
que Chl. «b » a une couleur vert-jaune. Les deux versions de la
chlorophylle absorbent la lumière à deux longueurs d’ondes différentes :
la forme « a » absorbe à 680 nm tandis que la forme « b »
absorbe à 700 nm.
o Les
caroténoïdes :
ils ont des couleurs varies jaune, rouge, orange etc. Parmi les caroténoïdes qu’on peut rencontrer
nous citons : les carotènes qui sont orangés, de formule
brute (C40H56), il existe plusieurs formes de ce pigment,
cependant la plus répondue c’est la forme β-carotène ou la provitamine A
(chaque molécule de β-carotène donne deux molécules de la vitamine A). le lycopène
qui donne la couleur rouge à la tomate. Les xanthophylles qui ne
diffèrent des carotènes que par la présence d’oxygène (C40H56On),
ils ont plutôt une couleur jaune.[2]
·
Les protéines : on à deux types de
protéines : (1) des protéines réceptrices des rayonnements lumineux qui
forment des antennes et qui sont associées aux pigments. (2) des protéines qui
servent au transfert des électrons (chaîne de transfert des électrons) ex. les cytochromes.
1-3-
Fonctions des
chloroplastes :
|
Du moment
où les chloroplastes contiennent des pigments, surtout de la chlorophylle, ils
ont donc le pouvoir de capter et d’utiliser l’énergie solaire pour synthétiser
des glucides comme le glucose (source précieuse d’énergie chimique pour la
majorité des êtres vivants) au cours de la photosynthèse. L’équation générale
de la photosynthèse peut s’écrire, globalement :
6CO2
+ 6H2O -------------------> C6H12O6
+ 6O2
Néanmoins, les
chloroplastes jouent également d’autres fonctions telles que la synthèse des
lipides (huiles), les stéroïdes, les caroténoïdes, les Terpénoïdes etc.
III- LA VACUOLE
Toutes
les cellules végétales présentent une poche ou vésicule remplie d'eau contenant
en solution des sels et diverses substances. La membrane qui le délimite, dite tonoplaste, est responsable du " tonus ",
c'est-à-dire de la tension cellulaire (turgescence). À travers cette membrane,
en effet, la vacuole reçoit ou perd de l'eau, ce qui a pour effet de modifier
la turgescence de la cellule végétale.
Les
jeunes cellules se caractérisent par la présence de plusieurs vacuoles de
petites dimensions qui, dans les cellules mûres, se fondent ensemble pour
former une grande vacuole occupant 80 % du volume cellulaire. Le
cytoplasme, le noyau et les chloroplastes, avec les autres organites
cellulaires, sont ainsi relégués dans une position marginale, derrière la paroi
végétale.
La
vacuole assure la croissance de la cellule végétale en absorbant de l'eau, le
principal constituant du suc qu'elle contient, car la production d’un nouveau
cytoplasme serait trop coûteuse pour la cellule. Les autres constituants du suc
vacuolaire, qui varient dans les différentes plantes ainsi que dans les différents
tissus d'une même plante, sont les acides aminés, les sucres, les protéines,
les substances minérales ou de réserve, les déchets et les pigments. Cette
vésicule contient par conséquent les substances les plus diverses, qui peuvent
être accumulées ou mobilisées dans la cellule selon ses nécessités de
croissance ou les conditions extracellulaires.
La
vacuole a souvent une action de détoxification : elle stocke des
substances qui, accumulées en trop grande quantité, pourraient nuire au
cytoplasme (par exemple, les substances toxiques destinées à lutter contre les
ravages des herbivores et qui sont diffusées hors des cellules lorsque l'animal
s'attaque à la plante).
La
vacuole contient aussi quelques pigments, dits anthocyanines,
responsables des couleurs bleue, violette, rouge pourpre ou rouge foncé des
fleurs, fruits et tiges. Ce sont ces mêmes pigments qui se forment chaque année
en réponse au froid, en même temps que la dégradation de la chlorophylle,
donnant aux feuilles leur coloration automnale caractéristique.
Parfois, comme dans l'érable rouge « Acer rubrum », ils
sont présents dans des quantités telles qu'ils masquent la couleur verte de la
chlorophylle des feuilles.
La
vacuole remplit une autre fonction importante, semblable à celle des lysosomes
de la cellule animale. Elle est capable d'englober et de dégrader des organites
cellulaires vieillis comme les ribosomes, les mitochondries ou les plastes, car
elle contient les enzymes nécessaires (telles les protéases par exemple).
