La cellule végétale constitue l’unité de base des plantes. Certaines de ses structures, comme le noyau ou les mitochondries, existent aussi dans les cellules animales. D’autres sont plus caractéristiques du monde végétal : la paroi pectocellulosique, la vacuole centrale et les plastes. Leur présence dépend toutefois du type de cellule, de son âge et de sa fonction dans la plante.
Qu’est-ce qu’une cellule végétale ?
Une cellule végétale est une cellule eucaryote, c’est-à-dire une cellule dont l’ADN est principalement contenu dans un noyau délimité par une enveloppe. Son intérieur comprend aussi des compartiments spécialisés appelés organites. Chacun participe à une fonction particulière, comme la production d’énergie, la synthèse de molécules ou le stockage.
Les cellules végétales s’associent pour former des tissus. Plusieurs tissus composent ensuite les organes de la plante, par exemple une feuille, une racine, une tige ou une fleur. Leur structure varie donc en fonction de leur emplacement. Une cellule de feuille exposée à la lumière n’a pas exactement le même équipement qu’une cellule de racine située dans le sol.
La forme d’une cellule végétale paraît souvent plus régulière et anguleuse que celle d’une cellule animale. Cette différence vient surtout de la paroi rigide qui entoure la membrane plasmique. Elle ne signifie pas que toutes les cellules végétales ont une forme rectangulaire : certaines sont allongées, ramifiées ou fortement spécialisées.
Schéma simplifié d’une cellule végétale
De l’extérieur vers l’intérieur : paroi cellulaire → membrane plasmique → cytoplasme contenant le noyau et les autres organites.
- Grande vacuole centrale : occupe fréquemment une part importante du volume de la cellule adulte.
- Noyau : contient l’essentiel de l’information génétique.
- Chloroplastes : réalisent la photosynthèse dans les cellules qui en possèdent.
- Mitochondries : participent à la respiration cellulaire.
- Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi : fabriquent, modifient et transportent différentes molécules.
- Ribosomes : assurent la synthèse des protéines.
- Plasmodesmes : traversent localement la paroi et relient le contenu de cellules voisines.
Dans une cellule mature, la vacuole peut repousser le cytoplasme et le noyau vers la périphérie. Les chloroplastes se trouvent alors dans cette couche cytoplasmique, près de la membrane. Cette organisation facilite notamment leur exposition à la lumière dans les tissus des feuilles.
Les principaux constituants de la cellule végétale
La paroi cellulaire
La paroi se situe à l’extérieur de la membrane plasmique. Elle contient principalement des microfibrilles de cellulose associées à des hémicelluloses et à des pectines. On parle aussi de paroi pectocellulosique. Perméable à l’eau et à de nombreuses petites molécules, elle n’assure pas le même contrôle sélectif que la membrane.
La paroi primaire, relativement souple, accompagne la croissance de la jeune cellule. Certaines cellules déposent ensuite une paroi secondaire plus épaisse. Celle-ci peut être enrichie en lignine, une molécule qui augmente sa rigidité et sa résistance. C’est notamment le cas de nombreuses cellules du bois et des tissus conducteurs.
La paroi protège la cellule, participe à sa forme et résiste à la pression exercée par son contenu. Elle contribue également à la cohésion des tissus végétaux.
La membrane plasmique
Placée juste sous la paroi, la membrane plasmique délimite le contenu vivant de la cellule. Elle est constituée d’une double couche de lipides dans laquelle se trouvent différentes protéines.
Cette membrane contrôle les échanges avec le milieu extérieur. Certaines substances la traversent directement, tandis que d’autres nécessitent des canaux ou des transporteurs spécifiques. La cellule peut ainsi réguler l’entrée des ions et des nutriments, ainsi que la sortie de certains déchets.
Le cytoplasme
Le cytoplasme comprend le cytosol, milieu aqueux riche en molécules dissoutes, ainsi que les organites qui y sont présents. De nombreuses réactions chimiques nécessaires au fonctionnement cellulaire s’y déroulent. Il contient aussi un réseau de filaments, le cytosquelette, qui contribue à l’organisation interne et aux déplacements de structures dans la cellule.
Le noyau
Le noyau contient les chromosomes, constitués d’ADN associé à des protéines. L’ADN porte l’information utilisée pour produire les ARN et les protéines nécessaires à la cellule. Le noyau intervient donc dans la régulation de son activité, de son développement et de sa division.
Une enveloppe percée de pores sépare le noyau du cytoplasme. Ces pores permettent des échanges contrôlés, notamment le passage d’ARN vers le cytoplasme. À l’intérieur, le nucléole participe à la formation des éléments qui composeront les ribosomes.
La vacuole centrale
La plupart des cellules végétales adultes possèdent une grande vacuole, délimitée par une membrane appelée tonoplaste. Elle contient un liquide, le suc vacuolaire, composé surtout d’eau et de substances dissoutes.
La vacuole remplit plusieurs fonctions :
- stockage d’ions, de sucres, de pigments et d’autres molécules ;
- isolement de certains composés potentiellement nocifs pour le cytoplasme ;
- dégradation et recyclage de constituants cellulaires ;
- participation à la croissance de la cellule par accumulation d’eau ;
- maintien de la pression interne, appelée pression de turgescence.
La turgescence correspond à la pression du contenu cellulaire contre la paroi. Elle aide les tissus non ligneux à rester fermes. En cas de manque d’eau, la vacuole perd du volume, la pression diminue et les feuilles peuvent se flétrir.
Les chloroplastes et les autres plastes
Les chloroplastes appartiennent à une famille d’organites appelée plastes. Ils contiennent de la chlorophylle, un pigment capable d’absorber une partie de l’énergie lumineuse. Cette énergie est utilisée au cours de la photosynthèse pour fabriquer de la matière organique à partir de dioxyde de carbone et d’eau, avec libération de dioxygène.
À l’intérieur d’un chloroplaste se trouvent des membranes formant des sacs aplatis, les thylakoïdes. Elles portent les pigments et une partie des systèmes moléculaires nécessaires aux réactions dépendantes de la lumière. Le milieu qui les entoure, appelé stroma, accueille notamment les réactions permettant d’incorporer le carbone du dioxyde de carbone dans des molécules organiques.
Toutes les cellules végétales ne possèdent pas de chloroplastes. Les cellules chlorophylliennes des feuilles en sont généralement riches, contrairement à de nombreuses cellules des racines. D’autres plastes peuvent assurer le stockage de l’amidon ou accumuler des pigments présents dans les fleurs et les fruits.
Les mitochondries
Les mitochondries réalisent une grande partie de la respiration cellulaire. Elles utilisent l’énergie chimique contenue dans des molécules organiques pour produire de l’ATP, une molécule directement utilisable par la cellule.
Une cellule végétale effectue donc à la fois la photosynthèse, si elle dispose de chloroplastes et de lumière, et la respiration. La respiration ne s’arrête pas la nuit : elle reste nécessaire pour alimenter les activités cellulaires.
Les autres organites et structures
La cellule végétale contient plusieurs éléments communs aux autres cellules eucaryotes :
- les ribosomes, qui assemblent les protéines à partir des instructions portées par les ARN ;
- le réticulum endoplasmique rugueux, associé à des ribosomes et impliqué dans la fabrication de nombreuses protéines ;
- le réticulum endoplasmique lisse, qui intervient notamment dans la synthèse de lipides ;
- l’appareil de Golgi, qui modifie, trie et distribue des molécules dans des vésicules ;
- les peroxysomes, qui participent à diverses réactions d’oxydation et à la neutralisation de certains composés réactifs.
Les plasmodesmes sont des canaux microscopiques traversant la paroi. Ils créent une continuité entre le cytoplasme de cellules voisines et permettent le passage contrôlé d’eau, d’ions, de petites molécules et de certains signaux.
Quelles sont les fonctions d’une cellule végétale ?
Les fonctions exercées dépendent du tissu auquel la cellule appartient. Une cellule chlorophyllienne capte l’énergie lumineuse, tandis qu’une cellule de racine absorbe ou transporte de l’eau et des sels minéraux. D’autres cellules stockent des réserves, soutiennent la plante ou conduisent la sève.
À l’échelle cellulaire, plusieurs activités se retrouvent fréquemment :
- produire de la matière organique grâce à la photosynthèse dans les cellules pourvues de chloroplastes ;
- libérer de l’énergie utilisable grâce à la respiration mitochondriale ;
- fabriquer des protéines, des lipides et des constituants de la paroi ;
- stocker de l’eau, des ions, des sucres, de l’amidon ou des pigments ;
- communiquer avec les cellules voisines par des signaux chimiques et par les plasmodesmes ;
- croître et se diviser pour permettre le développement ou le renouvellement des tissus.
La croissance végétale associe l’augmentation du volume cellulaire, souvent liée à l’entrée d’eau dans la vacuole, et la production de nouvelles cellules dans des zones de division appelées méristèmes. La paroi doit alors rester assez résistante pour contenir la pression, tout en étant capable de se remodeler.
Cellule végétale et cellule animale : quelles différences ?
Les cellules végétales et animales sont toutes deux eucaryotes. Elles possèdent notamment une membrane plasmique, un cytoplasme, un noyau dans la plupart des cas, des mitochondries, des ribosomes, un réticulum endoplasmique et un appareil de Golgi. Leurs différences concernent surtout les structures liées au mode de vie végétal.
| Caractéristique | Cellule végétale | Cellule animale |
|---|---|---|
| Enveloppe externe | Membrane plasmique entourée d’une paroi | Membrane plasmique sans paroi pectocellulosique |
| Plastes | Présents sous différentes formes ; chloroplastes dans certaines cellules | Absents |
| Vacuole | Grande vacuole centrale fréquente dans la cellule adulte | Petites structures de stockage possibles, sans grande vacuole centrale comparable |
| Forme | Souvent contrainte par la paroi | Généralement plus variable et déformable |
| Communication entre cellules | Notamment par des plasmodesmes | Par différents types de jonctions et de signaux |
| Photosynthèse | Possible dans les cellules contenant des chloroplastes | Absente |
La présence d’une paroi ne suffit pas à identifier une cellule végétale. Les champignons et de nombreuses bactéries possèdent aussi une paroi, mais sa composition et leur organisation cellulaire diffèrent. Les champignons, par exemple, n’ont pas de chloroplastes et leur paroi contient principalement de la chitine plutôt que de la cellulose.
Questions fréquentes sur la cellule végétale
Quels sont les trois caractères les plus typiques d’une cellule végétale ?
Les trois caractères généralement retenus sont la paroi pectocellulosique, la grande vacuole centrale et les plastes. Les chloroplastes sont une catégorie de plastes, mais ils ne sont présents que dans les cellules adaptées à la photosynthèse.
Quel est le rôle du chloroplaste ?
Le chloroplaste capte l’énergie lumineuse et l’utilise pour la photosynthèse. Ce processus permet d’incorporer le carbone du dioxyde de carbone dans des molécules organiques. Il produit aussi du dioxygène au cours des réactions liées à la lumière.
À quoi sert la vacuole ?
Elle stocke de l’eau et différentes substances, participe au recyclage de certains constituants et entretient la turgescence. Son augmentation de volume contribue également à l’agrandissement des cellules végétales.
La cellule végétale possède-t-elle toujours un noyau ?
La cellule végétale est définie comme eucaryote et possède généralement un noyau. Certaines cellules spécialisées perdent toutefois leur noyau au cours de leur maturation. Les éléments conducteurs du xylème, par exemple, sont morts à maturité et forment des conduits pour le transport de l’eau.
Toutes les cellules végétales réalisent-elles la photosynthèse ?
Non. La photosynthèse nécessite des chloroplastes fonctionnels et un accès suffisant à la lumière. De nombreuses cellules souterraines, internes ou très spécialisées n’en réalisent pas. Pour interpréter un schéma ou une observation au microscope, il faut donc toujours tenir compte de l’organe et du tissu d’origine de la cellule.
