Une cellule végétale se reconnaît à sa paroi, une enveloppe rigide autour de sa membrane. Elle a souvent aussi une grande vacuole et, dans les parties vertes de la plante, des chloroplastes ; la cellule animale n'a aucun des trois. Au microscope, une cellule d'épiderme d'oignon montre ainsi un contour net et anguleux, une cellule de ta joue un contour arrondi et souple. Retiens surtout la paroi : c'est le critère le plus sûr, car beaucoup de cellules végétales n'ont pas de chloroplaste.
Ce que les deux cellules ont en commun
Cellules animales et végétales sont eucaryotes : leur ADN, qui porte l'information génétique, est enfermé dans un noyau. Toutes deux sont délimitées par une membrane plasmique, qui contrôle ce qui entre et ce qui sort. Leur cytoplasme contient des organites, de petits compartiments entourés d'une membrane, chacun chargé d'une tâche.
Les mitochondries, par exemple, assurent la respiration : elles dégradent le glucose grâce au dioxygène, rejettent du dioxyde de carbone et libèrent l'énergie dont la cellule a besoin. Animale ou végétale, une cellule en possède.
Autour d'elles, les cellules fabriquent une matrice extracellulaire, un réseau de molécules qui, chez l'animal, sert surtout à les faire adhérer entre elles. Chez la plante, cette matrice forme la paroi.
Ce que seule la cellule végétale possède
La paroi entoure la membrane plasmique. C'est une armature de fibres de cellulose, un glucide, liées entre elles par d'autres molécules. Elle fixe la forme de la cellule et l'empêche d'éclater quand elle se gorge d'eau. De cellule en cellule, les parois forment une charpente qui aide une tige à tenir debout sans squelette.
La vacuole est une poche entourée d'une membrane, remplie surtout d'eau et de substances dissoutes. Dans une cellule végétale adulte, elle est souvent si grande qu'elle repousse le cytoplasme en une fine couche sur les bords. Pleine d'eau, elle plaque la membrane contre la paroi : la cellule est turgescente, c'est-à-dire ferme. Quand la plante manque d'eau, les vacuoles se vident en partie, la pression baisse et les feuilles s'affaissent.
Les chloroplastes sont des organites verts, colorés par la chlorophylle, un pigment qui capte la lumière. Ils réalisent la photosynthèse : avec l'énergie lumineuse, ils fabriquent du glucose à partir de dioxyde de carbone et d'eau, et rejettent du dioxygène. Une partie de ce glucose est stockée sur place sous forme d'amidon.
Formule : le bilan de la photosynthèse, où $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ est le glucose :
$$6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{lumière}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$$
Le tableau des différences
C'est la comparaison à savoir refaire de mémoire.
| Élément | Cellule animale | Cellule végétale |
|---|---|---|
| Membrane plasmique, cytoplasme, noyau, mitochondries | Oui | Oui |
| Paroi de cellulose | Non | Oui |
| Grande vacuole | Non | Oui, dans la cellule adulte |
| Chloroplastes | Non | Dans les parties vertes seulement |
| Forme | Variable, souvent arrondie | Fixée par la paroi, souvent anguleuse |
| Réserve de glucose | Glycogène | Amidon |
| Nutrition | Hétérotrophe | Autotrophe avec chloroplastes, hétérotrophe sans |
Reconnaître une cellule au microscope
Observer des cellules animales ou végétales au microscope fait partie du programme de SVT de Seconde. En TP, on prend souvent l'épiderme d'oignon, la fine peau transparente de l'intérieur d'une écaille, et des cellules de joue, prélevées en grattant doucement l'intérieur de la bouche.
Cherche d'abord la paroi. Chez la plante, chaque cellule est bordée d'un trait net, et ses voisines s'emboîtent contre elle comme des pavés. La membrane, plaquée contre la paroi, ne s'en distingue pas (Planet-Vie). Chez l'animal, le contour est souple, et les cellules de joue apparaissent souvent isolées sur la lame.
Piège classique : « pas de chloroplaste, donc cellule animale » est un raisonnement faux. L'épiderme d'oignon n'en a aucun, pas plus qu'une cellule de racine : ce sont pourtant des cellules végétales, avec leur paroi.
Formule : les cellules se mesurent en micromètres (µm), un micromètre valant un millième de millimètre. Sur une photo ou un dessin agrandi :
$$\text{taille réelle} = \frac{\text{taille sur l'image}}{\text{grossissement}}$$
Conseil : sur un dessin d'observation, ne légende que ce que tu vois. Sur une préparation ordinaire, sans colorant spécial, les mitochondries ne se distinguent pas au microscope optique : on les étudie sur des images de microscopie électronique.
Autotrophe ou hétérotrophe : deux façons de se nourrir
Toute cellule a besoin de matière organique, ces molécules riches en carbone fabriquées par les êtres vivants, comme le glucose. Elle s'en sert pour se construire et pour en tirer de l'énergie. Ce qui change, c'est la façon de l'obtenir.
Définition : une cellule autotrophe fabrique sa matière organique à partir de matière minérale (eau, dioxyde de carbone, sels minéraux) et d'une source d'énergie, la lumière chez les plantes. Une cellule hétérotrophe prélève de la matière organique déjà fabriquée par d'autres.
Une cellule de feuille, avec ses chloroplastes, est autotrophe. Une cellule animale est hétérotrophe : son glucose lui arrive par le sang et vient de ce que l'animal a mangé.
Ce qui surprend davantage : une plante contient aussi des cellules hétérotrophes. Une cellule de racine, enfouie dans le sol et sans chloroplaste, vit des sucres fabriqués dans les feuilles et apportés par la sève, le liquide qui circule dans la plante. La plante entière est autotrophe, pas chacune de ses cellules.
Pour ses réserves, la plante stocke le glucose sous forme d'amidon, l'animal sous forme de glycogène, surtout dans le foie et les muscles : deux grosses molécules faites de longues chaînes de glucose.
Piège classique : les chloroplastes ne remplacent pas les mitochondries. Une cellule de feuille a les deux, et elle respire le jour comme la nuit. En pleine lumière, la photosynthèse absorbe plus de dioxyde de carbone que la respiration n'en rejette, ce qui masque la respiration. D'où l'erreur « les plantes respirent seulement la nuit » : la nuit, elles ne font que respirer.
Exercices corrigés
Du plus direct au plus proche d'un contrôle. Cherche chacun sur ta feuille avant d'ouvrir la correction.
Exercice 1 : Trois cellules sont observées au microscope. A : contour arrondi et souple, un noyau, pas de paroi. B : une paroi, une grande vacuole, de nombreux grains verts. C : une paroi, une grande vacuole, un noyau, aucun grain vert. Dis si chacune est animale ou végétale, en justifiant. Laquelle peut faire la photosynthèse ?
Correction :
A n'a pas de paroi : cellule animale. B a une paroi et des chloroplastes, les grains verts : cellule végétale. C a une paroi : cellule végétale elle aussi, même sans chloroplaste, comme une cellule d'épiderme d'oignon ou de racine. C'est le piège de l'exercice.
Seule B peut faire la photosynthèse, qui a lieu dans les chloroplastes. C est une cellule végétale hétérotrophe.
Exercice 2 : Sur une photo prise au microscope et agrandie 500 fois, une cellule d'épiderme d'oignon mesure 12 cm de long et une cellule de joue 3 cm de diamètre (données fictives). Calcule leurs tailles réelles en micromètres, sachant que $1\ \text{cm} = 10\,000\ \mu\text{m}$.
Correction :
On convertit la taille sur l'image en micromètres, puis on la divise par le grossissement.
Oignon : $12\ \text{cm} = 120\,000\ \mu\text{m}$, donc $\dfrac{120\,000\ \mu\text{m}}{500} = 240\ \mu\text{m}$, soit $0{,}24\ \text{mm}$.
Joue : $3\ \text{cm} = 30\,000\ \mu\text{m}$, donc $\dfrac{30\,000\ \mu\text{m}}{500} = 60\ \mu\text{m}$.
Contrôle l'ordre de grandeur : une cellule mesurée en centimètres, c'est une division oubliée.
Exercice 3 : Deux plants d'élodée, une plante d'aquarium, sont placés dans une eau enrichie en dioxyde de carbone et passent 48 heures à l'obscurité. Puis le plant A y reste, et le plant B est éclairé plusieurs heures. On observe une feuille de chacun au microscope, avec une goutte d'eau iodée, qui colore l'amidon en bleu-noir. Feuille A : aucun grain coloré. Feuille B : des grains bleu-noir dans les chloroplastes. Que montre cette expérience ? À quoi servaient les 48 heures d'obscurité ?
Correction :
Les deux plants ne diffèrent que par l'éclairage. Seule la feuille éclairée contient de l'amidon, et il se trouve dans les chloroplastes : à la lumière, les chloroplastes fabriquent de la matière organique, du glucose mis en réserve sous forme d'amidon. La cellule d'élodée est autotrophe, et la lumière est nécessaire à cette fabrication.
À l'obscurité, la plante consomme ses réserves : les 48 heures vident les feuilles de leur amidon de départ. L'amidon de la feuille B a donc été fabriqué pendant l'éclairage, ce que confirme la feuille A, restée sans amidon. Tu peux voir ces grains d'amidon en photo sur Planet-Vie.
À retenir
À retenir :
- Animales ou végétales, les cellules sont eucaryotes : membrane plasmique, cytoplasme, noyau, mitochondries.
- La cellule végétale a en plus une paroi de cellulose, une grande vacuole et, dans les parties vertes, des chloroplastes.
- Au microscope, le critère le plus sûr est la paroi ; l'absence de chloroplaste ne prouve rien.
- La taille réelle est la taille sur l'image divisée par le grossissement.
- Une cellule à chloroplastes est autotrophe ; une cellule animale ou une cellule de racine est hétérotrophe.
- Toutes respirent dans leurs mitochondries, le jour comme la nuit.
Sources
- Programme de sciences de la vie et de la Terre de seconde générale et technologique, arrêté du 17 janvier 2019, Bulletin officiel spécial n° 1 du 22 janvier 2019 : texte sur eduscol.
- Roger Prat, « La cellule, unité du vivant », Planet-Vie (École normale supérieure), 1999 : article.
- Roger Prat et François Moreau, « Observation d'une feuille d'élodée exposée à la lumière », Planet-Vie, révisé en 2021 : photographies.