La biologie cellulaire par définition est l’étude de la structure et de la fonction des cellules, et elle s’articule autour du concept selon lequel la cellule est l’unité fondamentale de la vie. Se concentrer sur la cellule permet une compréhension détaillée des tissus et des organismes que les cellules composent. Certains organismes ne possèdent qu’une seule cellule, tandis que d’autres sont organisés en groupes coopératifs avec un nombre énorme de cellules. Dans l’ensemble, la biologie cellulaire comme caractéristique se concentre sur la structure et la fonction d’une cellule, depuis les propriétés les plus générales partagées par toutes les cellules jusqu’aux fonctions uniques et très complexes propres aux cellules spécialisées. Vous en saurez plus dans cet article !
Historique de la discipline
Le point de départ de cette discipline pourrait être considéré comme les années 1830. Bien que les scientifiques aient utilisé des microscopes pendant des siècles, ils n’étaient pas toujours sûrs de ce qu’ils regardaient. La première observation de Robert Hooke en 1665 de parois cellulaires végétales dans des tranches de liège a été suivie peu après par les premières descriptions de cellules vivantes avec des parties visiblement mobiles d’Antonie van Leeuwenhoek.
Dans les années 1830, deux scientifiques qui étaient collègues Schleiden, qui étudiait les cellules végétales, et Schwann, qui étudiait d’abord les cellules animales ont fourni la première définition clairement énoncée de la cellule. Selon leur définition, tous les êtres vivants, qu’ils soient simples ou complexes, sont constitués d’une ou de plusieurs cellules, et la cellule est l’unité structurelle et fonctionnelle de la vie, un concept qui est devenu connu sous le nom de théorie de la cellule.
Avec l’amélioration des microscopes et des techniques de coloration au cours des XIXe et XXe siècles, les scientifiques ont pu voir de plus en plus de détails internes dans les cellules. Les microscopes utilisés par van Leeuwenhoek ont probablement permis de grossir les spécimens de quelques centaines de fois. Aujourd’hui, les microscopes électroniques de grande puissance peuvent grossir les spécimens plus d’un million de fois et peuvent révéler la forme des organites à l’échelle du micromètre et en dessous.
La microscopie confocale permet de combiner une série d’images, ce qui permet aux chercheurs de générer des représentations tridimensionnelles détaillées des cellules. Ces techniques d’imagerie améliorées nous ont permis de mieux comprendre la merveilleuse complexité des cellules et les structures qu’elles forment.
Définition de la cellule
Les cellules sont les éléments de base de tous les êtres vivants. Le corps humain est composé de billions de cellules. Elles structurent le corps, absorbent les nutriments des aliments, les transforment en énergie et remplissent des fonctions spécialisées. Les cellules contiennent également le matériel héréditaire du corps et peuvent faire des copies d’elles-mêmes. Les cellules ont de nombreuses parties, chacune ayant une fonction différente.
Certaines de ces parties, appelées organites, sont des structures spécialisées qui accomplissent certaines tâches au sein de la cellule.
Une cellule est l’unité structurelle et fondamentale de la vie. L’étude des cellules, depuis leur structure de base jusqu’aux fonctions de chaque organite cellulaire, est appelée biologie cellulaire. Robert Hooke a été le premier biologiste à découvrir les cellules.
Tous les organismes sont constitués de cellules. Ils peuvent être constitués d’une seule cellule (unicellulaire) ou de plusieurs cellules (multicellulaires). Les mycoplasmes sont les plus petites cellules connues. Les cellules sont les éléments constitutifs de tous les êtres vivants. Elles fournissent la structure du corps et convertissent les nutriments pris dans la nourriture en énergie.
Les cellules sont complexes et leurs composants remplissent diverses fonctions dans un organisme. Elles sont de formes et de tailles différentes, un peu comme les briques d’un bâtiment. Notre corps est composé de cellules de différentes formes et tailles.
Les cellules sont le niveau d’organisation le plus bas de chaque forme de vie. D’un organisme à l’autre, le nombre de cellules peut varier. Les humains ont le nombre de cellules par rapport à celui des bactéries. Les cellules comprennent plusieurs organites cellulaires qui remplissent des fonctions spécialisées pour mener à bien les processus vitaux. Chaque organite a une structure spécifique. Le matériel héréditaire des organismes est également présent dans les cellules.
Les sous-domaines
Il existe plusieurs sous-domaines principaux dans la biologie cellulaire.
Le premier est l’étude de l’énergie cellulaire et des mécanismes biochimiques qui soutiennent le métabolisme cellulaire. Comme les cellules sont des machines en elles-mêmes, l’intérêt porté à l’énergie cellulaire se recoupe avec la recherche de la façon dont l’énergie est apparue pour la première fois dans les cellules primordiales, il y a des milliards d’années.
Le deuxième sous-domaine de la biologie cellulaire concerne la génétique de la cellule et son étroite interconnexion avec les protéines qui contrôlent la libération de l’information génétique du noyau au cytoplasme cellulaire. Un autre sous-domaine encore se concentre sur la structure des composants cellulaires, appelés compartiments sous-cellulaires.
Un sous-domaine supplémentaire de la biologie cellulaire, qui recoupe de nombreuses disciplines biologiques, s’intéresse à la communication et à la signalisation cellulaires et se concentre sur les messages que les cellules donnent et reçoivent des autres cellules et d’elles-mêmes.
Enfin, il y a le sous-domaine qui s’intéresse principalement au cycle cellulaire, à la rotation des phases commençant et se terminant par la division cellulaire et qui se concentre sur différentes périodes de croissance et de réplication de l’ADN. De nombreux biologistes cellulaires s’attardent à l’intersection de deux ou plusieurs de ces sous-domaines à mesure que notre capacité à analyser les cellules de manière plus complexe s’accroît.
Conformément à l’augmentation constante des études interdisciplinaires, l’émergence récente de la biologie des systèmes a touché de nombreuses disciplines biologiques ; il s’agit d’une méthodologie qui encourage l’analyse des systèmes vivants dans le contexte d’autres systèmes. Dans le domaine de la biologie cellulaire, la biologie des systèmes a permis de poser et de répondre à des questions plus complexes, telles que les interrelations des réseaux de régulation des gènes, les relations évolutives entre les génomes et les interactions entre les réseaux de signalisation intracellulaires.
En fin de compte, plus l’objectif de nos découvertes en biologie cellulaire est large, plus nous avons de chances de déchiffrer les complexités de tous les systèmes vivants, petits et grands.
L’importance de la discipline
Avez-vous déjà été malade ? Même si c’était une « gastro », ce sont vos cellules qui ont été touchées par les produits chimiques toxiques ou les toxines des cellules bactériennes des mauvais aliments.
Vous connaissez peut-être une personne qui a été atteinte d’une maladie ou d’un trouble comme la méningite, la malaria, le diabète, un type de cancer, la mucoviscidose ou la maladie d’Alzheimer. Tous ces maladies et troubles sont causés par des problèmes au niveau cellulaire ou moléculaire. Les dommages physiques tels qu’une brûlure ou un os cassé causent également des dommages au niveau cellulaire.
En comprenant comment les cellules fonctionnent dans des états sains et malades, les biologistes cellulaires travaillant dans les sciences animales, végétales et médicales pourront mettre au point de nouveaux vaccins, des médicaments plus efficaces, des plantes aux qualités améliorées et, grâce à des connaissances accrues, une meilleure compréhension du mode de vie de tous les êtres vivants.
À terme, il sera possible de produire une prévision sanitaire en analysant votre base de données d’informations génétiques et cellulaires. Grâce à cela, vous pourrez mieux contrôler votre santé de manière préventive.
Mais la biologie cellulaire n’est pas seulement une question de maladie. Elle a grandement contribué au programme de fertilité humaine. Les tests d’ADN ont été utilisés en archéologie pour prouver qu’une personne vivante est liée à un ancêtre mort depuis longtemps.
En phytologie, il a été utilisé pour montrer que deux plantes d’apparence différente ont la même origine génétique. La médecine légale utilise la biologie cellulaire et les empreintes génétiques pour aider à résoudre les meurtres et les agressions. Ni les tribunaux ni les criminels ne peuvent échapper à l’importance de la biologie cellulaire.
La biotechnologie utilise des techniques et des informations issues de la biologie cellulaire pour modifier génétiquement des cultures afin de produire des caractéristiques alternatives ; pour cloner des plantes et des animaux ; pour produire et garantir une alimentation de haute qualité à moindre coût ; pour produire des médicaments plus purs et, à terme, des organes pour les nombreuses personnes qui ont besoin de transplantations.
La biologie cellulaire s’intéresse à tout cela et peut faire une carrière passionnante. Il est également important que chacun se sente informé de la manière dont l’augmentation des connaissances en biologie cellulaire pourrait l’affecter, lui et la société en général. La société devra prendre des décisions éclairées sur des sujets tels que la culture d’organes destinés à la transplantation chez l’homme et, dans les régions où la carence en vitamine a provoque la cécité, la culture de riz modifié pour produire cette vitamine.
Une compréhension de base de la biologie cellulaire, y compris de la génétique, sera aussi importante que des connaissances sur les ordinateurs et l’internet.
Une cellule est l’unité structurelle et fondamentale de la vie. L’étude des cellules, depuis leur structure de base jusqu’aux fonctions de chaque organite cellulaire, est appelée biologie cellulaire. Robert Hooke a été le premier biologiste à découvrir les cellules.
Tous les organismes sont constitués de cellules. Ils peuvent être constitués d’une seule cellule (unicellulaire) ou de plusieurs cellules (multicellulaires). Les mycoplasmes sont les plus petites cellules connues. Les cellules sont les éléments constitutifs de tous les êtres vivants. Elles fournissent la structure du corps et convertissent les nutriments pris dans la nourriture en énergie.
Les cellules sont complexes et leurs composants remplissent diverses fonctions dans un organisme.
Elles sont de formes et de tailles différentes, un peu comme les briques d’un bâtiment. Notre corps est composé de cellules de différentes formes et tailles. Les cellules sont le niveau d’organisation le plus bas de chaque forme de vie. D’un organisme à l’autre, le nombre de cellules peut varier. Les humains ont le nombre de cellules par rapport à celui des bactéries.
Les cellules comprennent plusieurs organites cellulaires qui remplissent des fonctions spécialisées pour mener à bien les processus vitaux. Chaque organite a une structure spécifique. Le matériel héréditaire des organismes est également présent dans les cellules.
Plan de carrière ?
Bien que les options de carrière offertes aux biologistes cellulaires varient considérablement, elles se concentrent généralement sur des fonctions liées à la santé, comme celles liées aux animaux, aux plantes ou aux êtres humains, ou sur des activités liées à la vie dans divers systèmes ou organismes vivants.
Ces objectifs peuvent être atteints dans de nombreux secteurs, notamment l’agriculture ou le monde universitaire. La biologie cellulaire peut se concentrer sur un certain nombre de spécialités, telles que la biotechnologie, l’énergie nucléaire, la pollution de l’environnement ou les sciences médicales, dans les secteurs privés, à but non lucratif et gouvernemental.
Dans l’exercice de leurs fonctions, les biologistes cellulaires utilisent plusieurs sciences différentes dans leurs tâches quotidiennes. Ils peuvent combiner la génétique, la biochimie, la biologie cellulaire, la pathologie, la microbiologie et la physiologie au sein d’une même carrière ou d’une même expérience. Ils effectuent un travail de laboratoire approfondi et peuvent participer à des essais expérimentaux ou cliniques sur des animaux ou des humains.
La formation requise pour devenir biologiste cellulaire est importante, alors préparez-vous à vous engager dans des études post-secondaires pendant de nombreuses années. Parmi les domaines de spécialisation de la biologie cellulaire, citons la biotechnologie, la pollution de l’environnement et l’énergie nucléaire. Les emplois de microbiologistes ne devraient augmenter que de 5 % entre 2018 et 2028, tandis que les emplois de biochimistes et de biophysiciens devraient augmenter de 6 % au cours de cette période.
Les opportunités professionnelles pour les microbiologistes devraient augmenter de 5 % entre 2020 et 2028, ce qui est aussi rapide que la moyenne de toutes les carrières. Les opportunités pour les biophysiciens et les biochimistes devraient augmenter de 6 % au cours de la même période. En 2018, on parlait d’un salaire annuel moyen de 98 euros pour les biochimistes et les biophysiciens, et les microbiologistes avaient un salaire moyen de 75 000 euros annuel. Les carrières en biophysique et en biochimie sont compétitives.