impact de plus en plus considérable dans le
domaine de l’évolution.
4.3. Outils et méthodes
de la biologie cellulaire
La biologie cellulaire, aujourd’hui «science
dure», s’est dotée d’instruments d’analyse de plus
en plus puissants pour explorer les processus
internes à la cellule. Bénéficiant des progrès techniques spécifiques d’autres disciplines, elle a néanmoins développé des méthodes et des outils qui
lui appartiennent en propre ;c eux-ci sont traités
en détail dans le chapitre 3. Elle utilise souvent de
grands instruments d’analyse très sophistiqués et
coûteux, dont seuls quelques grands centres peuvent disposer. À côté des classiques microscopes
électroniques et des ultracentrifugeuses, on trouve
désormais dans certains laboratoires des systèmes
d’observation nouveaux :m icroscope confocal,
systèmes de vidéoamplification et d’analyse
d’image électronique, microscopes à champ
proche…, ou bien des appareils permettant d’étudier simultanément et individuellement (cellule
par cellule) plusieurs paramètres physiologiques
dans des populations cellulaires complexes. Ces
derniers permettent aussi de séparer et récolter
des cellules vivantes appartenant à des catégories
précises ainsi identifiées (cytométrie en flux et
triage cellulaire). À la frontière avec la physicochimie, les apports de la méthode de résonance
magnétique nucléaire (RMN) sont considérables,
tant dans la connaissance de la conformation des
protéines et des édifices supramoléculaires (membranes), que dans celle des métabolismes in vivo.
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
21
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
R ÉSUMÉ
La composition chimique globale des êtres vivants
est très différente, du point de vue des proportions
relatives, de celle du milieu minéral dans lequel ils
vivent et d’où ils proviennent, au cours de l’histoire
de la Terre. Divers critères permettent d’identifier
sans ambiguïté les êtres vivants : organisation
micro- et macroscopique complexe, activité métabolique et échanges avec le milieu, capacité de
réponse vis-à-vis de différents stimuli, à tous les
niveaux d’organisation, aptitude à se reproduire et
surtout à évoluer.
Les molécules caractéristiques de la matière
vivante sont classées en grandes catégories en
fonction de leur taille, de leur nombre et de leurs
fonctions, mais aussi en fonction de leur participation à la construction d’édifices plus ou moins
complexes faisant insensiblement passer de
l’échelle moléculaire à l’échelle cellulaire. Une propriété majeure des macromolécules biologiques est
de former, par autoassemblage, des édifices de
grande taille qui sont à la base de toutes les structures biologiques, internes ou externes. Les membranes, dont le rôle est fondamental dans toute
cellule, résultent aussi de l’autoassemblage de
phospholopides s’associant à des protéines spécifiques.
Le métabolisme est à la base de toutes les activités
cellulaires consommant de l’énergie : activités chimiques, mécaniques ou osmotiques. Les êtres
vivants peuvent être classés en grandes catégories,
ou types trophiques, selon leur façon de prélever
le carbone dans le milieu (autotrophes et hétérotrophes), leur source d’énergie primaire (énergie
lumineuse ou chimique, contenue dans des molécules minérales ou organiques), et enfin le type
d’accepteur d’électrons utilisé, molécule indispensable à toute oxydation.
Au sein de la biosphère, les êtres vivants s’organisent en chaînes trophiques permettant aux éléments atomiques qui les constituent de participer
à des cycles de grande envergure : cycle du carbone, de l’azote, du soufre…;l’énergie, quant à
elle, fait l’objet d’un flux unidirectionnel à travers
le monde vivant, dont le point de départ est le
soleil.
La biologie cellulaire a pour objectif une approche
intégrée des structures et du fonctionnement des
cellules ; elle constitue aussi la base de toute
connaissance des phénomènes à l’échelle des organismes. Uniquement descriptive à ses débuts, la
biologie cellulaire a bénéficié, dans son histoire
récente, des apports très importants de la biochimie
et de la physiologie cellulaire ; le fractionnement
cellulaire, combiné à l’utilisation de précurseurs
radiomarqués, permet d’analyser directement les
activités biologiques à l’échelle des organites.
Dès la fin des années 40, les apports révolutionnaires de la microscopie électronique ont permis
domaine de l’évolution.
4.3. Outils et méthodes
de la biologie cellulaire
La biologie cellulaire, aujourd’hui «science
dure», s’est dotée d’instruments d’analyse de plus
en plus puissants pour explorer les processus
internes à la cellule. Bénéficiant des progrès techniques spécifiques d’autres disciplines, elle a néanmoins développé des méthodes et des outils qui
lui appartiennent en propre ;c eux-ci sont traités
en détail dans le chapitre 3. Elle utilise souvent de
grands instruments d’analyse très sophistiqués et
coûteux, dont seuls quelques grands centres peuvent disposer. À côté des classiques microscopes
électroniques et des ultracentrifugeuses, on trouve
désormais dans certains laboratoires des systèmes
d’observation nouveaux :m icroscope confocal,
systèmes de vidéoamplification et d’analyse
d’image électronique, microscopes à champ
proche…, ou bien des appareils permettant d’étudier simultanément et individuellement (cellule
par cellule) plusieurs paramètres physiologiques
dans des populations cellulaires complexes. Ces
derniers permettent aussi de séparer et récolter
des cellules vivantes appartenant à des catégories
précises ainsi identifiées (cytométrie en flux et
triage cellulaire). À la frontière avec la physicochimie, les apports de la méthode de résonance
magnétique nucléaire (RMN) sont considérables,
tant dans la connaissance de la conformation des
protéines et des édifices supramoléculaires (membranes), que dans celle des métabolismes in vivo.
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
21
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
R ÉSUMÉ
La composition chimique globale des êtres vivants
est très différente, du point de vue des proportions
relatives, de celle du milieu minéral dans lequel ils
vivent et d’où ils proviennent, au cours de l’histoire
de la Terre. Divers critères permettent d’identifier
sans ambiguïté les êtres vivants : organisation
micro- et macroscopique complexe, activité métabolique et échanges avec le milieu, capacité de
réponse vis-à-vis de différents stimuli, à tous les
niveaux d’organisation, aptitude à se reproduire et
surtout à évoluer.
Les molécules caractéristiques de la matière
vivante sont classées en grandes catégories en
fonction de leur taille, de leur nombre et de leurs
fonctions, mais aussi en fonction de leur participation à la construction d’édifices plus ou moins
complexes faisant insensiblement passer de
l’échelle moléculaire à l’échelle cellulaire. Une propriété majeure des macromolécules biologiques est
de former, par autoassemblage, des édifices de
grande taille qui sont à la base de toutes les structures biologiques, internes ou externes. Les membranes, dont le rôle est fondamental dans toute
cellule, résultent aussi de l’autoassemblage de
phospholopides s’associant à des protéines spécifiques.
Le métabolisme est à la base de toutes les activités
cellulaires consommant de l’énergie : activités chimiques, mécaniques ou osmotiques. Les êtres
vivants peuvent être classés en grandes catégories,
ou types trophiques, selon leur façon de prélever
le carbone dans le milieu (autotrophes et hétérotrophes), leur source d’énergie primaire (énergie
lumineuse ou chimique, contenue dans des molécules minérales ou organiques), et enfin le type
d’accepteur d’électrons utilisé, molécule indispensable à toute oxydation.
Au sein de la biosphère, les êtres vivants s’organisent en chaînes trophiques permettant aux éléments atomiques qui les constituent de participer
à des cycles de grande envergure : cycle du carbone, de l’azote, du soufre…;l’énergie, quant à
elle, fait l’objet d’un flux unidirectionnel à travers
le monde vivant, dont le point de départ est le
soleil.
La biologie cellulaire a pour objectif une approche
intégrée des structures et du fonctionnement des
cellules ; elle constitue aussi la base de toute
connaissance des phénomènes à l’échelle des organismes. Uniquement descriptive à ses débuts, la
biologie cellulaire a bénéficié, dans son histoire
récente, des apports très importants de la biochimie
et de la physiologie cellulaire ; le fractionnement
cellulaire, combiné à l’utilisation de précurseurs
radiomarqués, permet d’analyser directement les
activités biologiques à l’échelle des organites.
Dès la fin des années 40, les apports révolutionnaires de la microscopie électronique ont permis