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Fiche explicative de la leçon : Théorie cellulaire Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire les principes de la théorie cellulaire et à expliquer les contributions des scientifiques à son développement.

La théorie cellulaire est l’une des théories unificatrices en biologie. Les cellules sont aussi importantes pour la biologie que les atomes le sont pour la chimie ou que la gravité l’est pour la physique. Ce que nous appelons la « théorie cellulaire » est une théorie historique qui est universellement acceptée aujourd’hui. Elle repose sur trois principes, ou postulats, qui sont les suivants:

  1. Tous les êtres vivants sont composés d’au moins une cellule.
  2. Les cellules sont l’unité de base de la vie.
  3. Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.

Ce sont des affirmations que vous considérez aujourd’hui comme des faits avérés, mais avant le développement du microscope dans les années 1600, les scientifiques n’avaient aucun moyen de savoir de quoi étaient faits les êtres vivants. Voyons certains des scientifiques qui ont contribué aux travaux de la théorie cellulaire.

Théorie: Théorie cellulaire

  • Postulat 1:Tous les êtres vivants sont composés d’au moins une cellule.
  • Postulat 2:Les cellules sont l’unité de base de la vie.
  • Postulat 3:Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.

Exemple 1: Rappeler les principes de la théorie cellulaire

Lequel des énoncés suivants n’est pas un principe sur lequel repose la théorie cellulaire?

  1. Les cellules sont les plus petites structures présentes dans un organisme.
  2. Tous les organismes vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules.
  3. Toutes les cellules sont créées à partir de cellules préexistantes.
  4. L’unité fonctionnelle de base de tous les organismes vivants est la cellule.

Réponse

La théorie cellulaire est une théorie historique universellement reconnue qui repose sur trois principes ou postulats. Plusieurs scientifiques ont contribué au développement de la théorie cellulaire du début du dix-septième siècle jusqu’au milieu du dix-neuvième siècle. L'invention et la production de microscopes simples et composés, qui ont permis aux scientifiques de voir clairement le monde microscopique pour la première fois, ont contribué de manière importante au développement de la théorie cellulaire. Les trois postulats de la théorie cellulaire sont les suivants:tous les êtres vivants sont constitués d’au moins une cellule, la cellule est l’unité de base de la vie, et toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes. Alors qu’une cellule est l’unité de base de la vie, et le plus petit élément considéré comme vivant de manière indépendante dans un organisme, elle est elle-même composée de plus petites structures, appelées organites. Ainsi, les cellules ne sont pas les plus petites structures présentes dans les organismes.

L’affirmation qui n’est pas un principe de la théorie cellulaire est l’option A, les cellules sont les plus petites structures présentes dans un organisme.

Le développement historique de la théorie cellulaire commence avec Robert Hooke, qui a inventé le terme « cellule » en 1665. Hooke était un scientifique et architecte anglais. Il a construit son propre microscope rudimentaire composé (un microscope à trois lentilles séquentielles), avec lequel il a fait plusieurs observations qu’il a publiées dans un livre intitulé « Micrographia ». Dans son livre, Hooke présente un dessin observé au microscope d’une très fine section d’un bouchon de liège utilisé pour fermer le goulot d’une bouteille. Le matériau était rempli de cavités délimitées et régulières qu’il a nommées « cellules », d’après le mot latin cellula qui signifie petite pièce. Le type de microscope utilisé par Hooke est illustré dans la figure 1.

Liège au microscope

Figure2:MicrographiedecellulesdeliègesousunmicroscopeàlumièrequiressembleàcequeHookeainitialementobservéetdessinédanssonlivre.Micrographia

Hooke a inventé le terme « cellule », mais il ne savait pas que les cellules étaient vivantes. Ce que Hooke a observé, ce sont les parois cellulaires de cellules végétales mortes contenues dans le morceau de liège séché, qui devaient ressembler à la figure 2. En fait, Hooke était un partisan de la théorie de la « génération spontanée » qui stipule que la vie apparait simplement lorsque certaines conditions sont réunies. La génération spontanée était une idée populaire à l’époque. Puisqu’il n'a pas identifié d'appareil reproducteur en observant des moisissures à l’aide de son microscope rudimentaire, il a conclu que la moisissure était née de la chaleur et de l'humidité.

Fait: Robert Hooke (1635–1703)

Robert Hooke était un scientifique anglais célèbre pour avoir observé une tranche de liège au microscope et inventé le terme « cellule ».

L'étape suivante du développement de la théorie cellulaire a été la découverte de la nature vivante fondamentale des cellules. On la doit à Antoni van Leeuwenhoek, que l’on appelle souvent le « père de la microbiologie ». Antoni van Leeuwenhoek était un homme d’affaires, un politicien et un passionné de microscopes. Il a appris à fabriquer ses propres lentilles en verre et a construit un microscope simple, essentiellement composé d’une seule lentille de grossissement puissante, capable de grossir des objets à plus de 200 fois leur taille initiale. Ce microscope lui a permis de faire de nombreuses observations importantes, notamment sur des protozoaires d'eau douce qu'il a appelés « animalcules ». Il a également décrit pour la première fois des bactéries en observant la plaque dentaire de ses propres dents. Imaginez le choc à cette époque de découvrir que sa propre bouche était pleine de minuscules organismes!

Van Leeuwenhoek a publié la plupart de ses découvertes dans des lettres à la Royal Society of London. La société s’est en fait tournée vers le scientifique anglais Hooke pour confirmer les conclusions du naturaliste néerlandais, car Van Leeuwenhoek n’avait pas d’éducation formelle en sciences. Hooke a eu du mal à utiliser les microscopes simples, mais a réussi à reproduire le travail de Van Leeuwenhoek, ce qui a remonté son estime au sein de la communauté scientifique.

Fait: Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723)

Antoni van Leeuwenhoek était un scientifique néerlandais célèbre pour sa fabrication de microscopes simples, constitués d’une seule lentille avec un fort grossissement, qui lui a permis d’observer une multitude d’organismes microscopique.

Exemple 2: Rappeler les contributions d’Antoni Van Leeuwenhoek au développement de la théorie cellulaire

En quoi Antoni van Leeuwenhoek a-t-il contribué au développement de la théorie cellulaire?

  1. Van Leeuwenhoek a déclaré que les nouvelles cellules d’un organisme sont produites à partir de cellules préexistantes.
  2. Van Leeuwenhoek a utilisé un microscope pour observer une coupe de liège, qui selon lui, était composée de petits compartiments qu’il a appelés « cellules ».
  3. Van Leeuwenhoek a utilisé des lentilles pour fabriquer de simples microscopes capables de visualiser des organismes vivants sous un grossissement supérieur à 200x.
  4. Van Leeuwenhoek a déterminé que tous les organismes vivants sont composés de cellules.
  5. Van Leeuwenhoek a étudié les tissus végétaux et a déterminé que les plantes sont composées de cellules.

Réponse

Antoni van Leeuwenhoek était un Néerlandais passionné de microscopes qui a vécu au XVIIème et au XVIIIème siècles. Il fabriquait des microscopes simples avec ses propres lentilles, capables d’agrandir la taille des objets jusqu’à 270 fois. Celles-ci étaient essentiellement des loupes minuscules et très puissantes, que l’on tenait devant son œil avec une forte source de lumière pour voir un échantillon. Van Leeuwenhoek a utilisé ses microscopes pour voir de nombreux types de cellules vivantes, allant des protozoaires présents dans l’eau de l’étang aux spermatozoïdes vivants. Son travail s’appuie sur celui de Robert Hooke et a mené finalement aux découvertes faites par Schleiden et Schwann.

Cela signifie que la bonne réponse est l’option C, Van Leeuwenhoek a utilisé des lentilles pour fabriquer de simples microscopes capables de visualiser les organismes vivants sous un grossissement supérieur à 200x.

L’avancée majeure suivante de la théorie cellulaire est attribuée à Matthias Schleiden, dont les travaux sont souvent cités en collaboration avec Theodore Schwann. En fait, Schleiden et son ami proche Schwann sont souvent appelés les « fondateurs de la théorie cellulaire ». Matthias Schleiden était un botaniste allemand connu pour avoir étudié la structure des plantes au microscope. Dans un livre paru en 1838, il a déclaré que « toutes les plantes sont composées de cellules et de produits cellulaires ». Il a également noté l’importance du noyau, qu’il pensait essentiel à la production de nouvelles cellules, et a observé que de nouvelles cellules semblaient provenir du noyau d’anciennes cellules. La photographie ci-dessous est un microscope composé typique, construit au dix-neuvième siècle.

Microscope antique avec chemin de détourage

Figure4

Schleiden a partagé ses observations sur les plantes avec son ami, Theodor Schwann. Vous connaissez certainement les cellules du système nerveux qui portent son nom, les cellules de Schwann. Schwann était un physiologiste allemand particulièrement intéressé par l’étude microscopique des tissus animaux. Ce domaine de recherche est appelé « histologie », et on peut dire que la théorie et les observations de Theodor Schwann ont fondé les bases de l’histologie moderne.

Schwann a reproduit les observations de Schleiden sur les plantes dans les tissus des animaux. Il a constaté que tous les tissus animaux étaient faits de cellules qui possédaient un noyau. Ces observations ont permis à Schwann, soutenu par Schleiden, de déclarer que « tous les êtres vivants sont composés de cellules et de produits cellulaires », qui est le fondement de la théorie cellulaire moderne. Il a fait trois autres déclarations concluantes:

  1. La cellule est l’unité structurale, fonctionnelle et d’organisation chez les êtres vivants.
  2. La cellule est à la fois une entité distincte et un élément constitutif de la construction d’organismes.
  3. Les cellules vivantes se forment de manière semblable à la formation de cristaux;mais cette affirmation a plus tard été réfutée.

Fait: Matthias Schleiden (1804–1881)

Matthias Schleiden était un scientifique allemand connu pour avoir déterminé que toutes les plantes sont faites de cellules. Ensemble avec Theodor Schwann, il est considéré comme le père de la théorie cellulaire.

Fait: Theodor Schwann (1810–1882)

Theodor Schwann était un scientifique allemand connu pour avoir déterminé que tous les organismes vivants sont faits de cellules. Ensemble avec Matthias Schleiden, il est considéré comme le père de la théorie cellulaire.

Exemple 3: Rappeler les contributions de certains scientifiques à un principe de la théorie cellulaire

Quels scientifiques ont participé au développement de la théorie cellulaire en déterminant que les organismes vivants sont constitués de cellules?

  1. Virchow et Schwann
  2. Virchow et Hooke
  3. Schleiden et Schwann
  4. Hooke et Van Leeuwenhoek

Réponse

L’observation que tous les êtres vivants sont composés de cellules a été faite par deux scientifiques qui ont travaillé ensemble. Matthias Schleiden était un botaniste allemand du XIXème siècle qui a utilisé des microscopes pour étudier la structure des plantes. Il a conclu que toutes les plantes étaient faites de cellules. Il a également remarqué que toutes les cellules des plantes avaient un noyau et que les nouvelles cellules semblaient provenir du noyau d’anciennes cellules. Schleiden a demandé à son ami Theodor Schwann, un physiologiste allemand, de comparer ses découvertes à ce qu’il observait dans les tissus animaux. Schwann, après avoir conclu que tous les tissus animaux étaient bel et bien faits de cellules, a pu formuler la théorie que tous les organismes vivants étaient probablement composés d’au moins une cellule.

Ainsi, les deux scientifiques qui ont déterminé que les organismes vivants sont faits de cellules étaient Schleiden et Schwann. Par conséquent, la bonne réponse est l’option C, Schleiden et Schwann.

La dernière découverte dans notre chronologie de la théorie cellulaire, à savoir que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes, est attribuée à un pathologiste et politicien allemand nommé Rudolf Virchow. Bien que popularisée par Virchow, l’affirmation « Omnis cellula e cellula », signifiant « toutes les cellules proviennent de cellules », a été établie par un scientifique français nommé François-Vincent Raspail. En fait, il s’est avéré que le premier scientifique à avoir découvert que l’origine des cellules est la division de cellules préexistantes est un Allemand nommé Robert Remak, dont les publications sont passées pratiquement inaperçues. Cette idée réfute le concept de génération spontanée qui était communément répandu à l’époque. Curieusement, Virchow, un scientifique spécialisé dans l’étude des maladies, était en désaccord avec la théorie des germes de plus en plus populaire, qui stipule que les maladies sont spécifiquement causées par certains micro-organismes envahissant l’organisme, et avec la pratique recommandée du lavage des mains. Il pensait que les maladies étaient induites par des déséquilibres et activités anormales au sein des cellules, et non par des agents pathogènes extérieurs. Il croyait également que les micro-organismes choisissaient simplement les tissus malades comme leur habitat naturel pour s’y installer. Une chronologie des principales découvertes du développement de la théorie cellulaire est illustrée dans la figure 5.

Fait: Rudolf Virchow (1821–1902)

Rudolf Virchow était un scientifique allemand connu pour avoir déterminé que toutes les nouvelles cellules d’un organisme sont produites à partir de cellules préexistantes.

Exemple 4: Rappeler l’ordre des événements du développement de la théorie cellulaire

Laquelle des chronologies suivantes sur les événements qui ont mené au développement de la théorie cellulaire est dans le bon ordre?

  1. invention et utilisation de microscopes simples découverte que tous les organismes vivants sont composés de cellules découverte que les plantes sont composées de cellules découverte que de nouvelles cellules sont produites à partir de cellules préexistantes
  2. invention et utilisation de microscopes simples découverte que les plantes sont composées de cellules découverte que tous les organismes vivants sont composés de cellules découverte que de nouvelles cellules sont produites à partir de cellules préexistantes
  3. découverte que les plantes sont composées de cellules découverte que tous les organismes vivants sont composés de cellules invention et utilisation de microscopes simples découverte que de nouvelles cellules sont produites à partir de cellules préexistantes
  4. invention et utilisation de microscopes simples découverte que de nouvelles cellules sont produites à partir de cellules préexistantes découverte que les plantes sont composées de cellules découverte que tous les organismes vivants sont composés de cellules

Réponse

Plusieurs scientifiques ont contribué au développement de la théorie cellulaire. Voici certaines de ces contributions classées par ordre chronologique:

  • Robert Hooke utilise un microscope composé pour inventer le terme « cellule ».
  • Antoni van Leeuwenhoek utilise un microscope simple pour observer la vie microscopique.
  • Matthias Schleiden observe que toutes les plantes sont faites de cellules.
  • Theodor Schwann conclut que tous les organismes sont faits de cellules.
  • Robert Virchow stipule que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.

Aucune de ces découvertes n’aurait été possible sans l’invention antérieure du microscope optique, un appareil qui utilise des lentilles en verre pour agrandir l’image de très petits objets, les rendant visibles à l’œil nu.

Ainsi, l’ordre chronologique correct des événements est l’option B, invention et utilisation de microscopes simples découverte que les plantes sont composées de cellules découverte que tous les organismes vivants sont composés de cellules découverte que de nouvelles cellules sont produites à partir de cellules préexistantes.

La théorie cellulaire est le fondement de la biologie moderne. Aujourd’hui, les trois principes de la théorie cellulaire sont considérés comme des faits scientifiques. Chacun de ces scientifiques, Hooke, Van Leeuwenhoek, Schleiden, Schwann et Virchow, ont apporté de nombreuses contributions précieuses à la biologie contemporaine en plus des contributions à la théorie cellulaire. Nous pouvons également voir que les microbiologistes modernes se sont appuyés sur ce travail, en utilisant ce que nous avons appris sur les cellules pour développer la théorie des germes, la théorie de l’évolution, l’embryologie moderne, et bien plus encore.

Résumons ce que nous avons appris sur la théorie cellulaire.

Points clés

  • La théorie cellulaire indique que tous les organismes sont formés d’au moins une cellule, que la cellule est l’unité de base de la vie et que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.
  • Les principaux contributeurs à la théorie cellulaire sont Robert Hooke, Antoni van Leeuwenhoek, Matthias Schleiden, Theodor Schwann et Rudolf Virchow.

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