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4.2:

Taille de la cellule

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Biology
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Cell Size

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– [Formateur] Les cellules sont les éléments de basede tous les organismes vivants,et leur taille varie selon leur type. Par exemple, une cellule bactérienneest beaucoup plus petite en diamètre,soit quelques micromètres, qu’une végétale,dont la taille varie de 10 à 100 micromètres. La taille minuscule des bactéries,et des procaryotes de manière générale,permet aux nutriments et aux gaz qui y pénètrentde se propager facilement d’un bout à un l’autre. De même, tout déchet qui s’y produitse dispersera rapidement. Mais les cellules végétales plus grandes,et plus largement, les autres eucaryotes,ont développé différentes adaptations structurellesafin d’améliorer les fonctionstelles que le transport intracellulaire. Ces évolutions mettent en évidence le lien étroitentre volume et surface. Paramètre tridimensionnel, la capacité cubiqueaugmente beaucoup plus viteque son équivalent bidimensionnel, la surface. De nombreux types de cellules doivent maximiser leur surfaceet réduire leur volumepour permettre les échanges gazeuxet l’accumulation de ressources. C’est pourquoi les végétaux modifient leur forme,en produisant, par exemple,de longues feuilles fines et des poils racinaires,et les bactéries demeurent minuscules et se divisent. Les adaptations structurellesmodifient ainsi le rapport surface/volumeet sont essentiellesaux organismes pour interagir avec leur environnement. Sans compensation pour leur taille,ils ne pourraient survivre.

4.2:

Taille de la cellule

La taille des cellules varie considérablement d’un organisme à l’autre et au sein d’organismes. Par exemple, les plus petites bactéries ont un diamètre de 0,1 micromètre (μm) — environ mille fois plus petit que de nombreuses cellules eucaryotes. La plupart des autres bactéries sont plus grandes que ces minuscules bactéries — entre 1 et 10 μm — mais elles ont cependant tendance à être plus petites que la plupart des cellules eucaryotes, qui varient généralement de 10 à 100 μm.

Surface

Plus grand n’est pas nécessairement mieux quand il s’agit de cellules. Par exemple, les cellules doivent absorber des nutriments et de l’eau par diffusion. La membrane plasmique entourant les cellules limite la vitesse d’échange de ces matériaux. Les cellules plus petites ont tendance à avoir un rapport surface/volume plus élevé que les cellules plus grandes. C’est parce que les changements de volume ne sont pas linéaires aux changements de superficie. Lorsqu’une sphère augmente en taille, l’augmentation du volume est proportionnelle au cube de son rayon (r3), tandis que l’augmentation de sa surface est seulement proportionnelle au carré de son rayon (r2). Par conséquent, les cellules plus petites ont une surface relativement plus grande que les cellules plus grandes de la même forme. Une plus grande surface signifie plus de superficie de la membrane plasmique où les matériaux peuvent entrer et sortir de la cellule. Les substances doivent également traverser l’intérieur des cellules. Par conséquent, la vitesse de diffusion peut limiter les processus dans les grandes cellules.

Adaptations

Les procaryotes sont souvent petits et se divisent avant d’être confrontées à des restrictions dues à la taille de la cellule. Les cellules eucaryotes plus grandes ont des organites qui facilitent le transport intracellulaire. En outre, les changements structuraux aident à surmonter les restrictions. Certaines cellules qui ont besoin d’échanger de grandes quantités de substances avec l’environnement ont développé de longues extrusions minces qui maximisent le rapport surface/volume. Les poils racinaires des cellules végétales qui facilitent l’absorption d’eau et de nutriments sont un exemple de ces structures. Par conséquent, la taille des cellules et le rapport surface/volume sont des facteurs cruciaux dans l’évolution des caractéristiques cellulaires.