Si l'étude des astres lointains remonte à l'Antiquité, l'observation d'éléments très petits n'a été possible qu'avec l'invention du microscope par Janssen en 1595.

Quelles sont les étapes de la construction de la théorie cellulaire ? Quelle est l'importance des progrès technologiques dans sa construction ?

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Ce que j'ai déjà vu

La cellule et son organisation
La spécialisation cellulaire

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Groupe 1
Les premières observations de cellules

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Doc. 1
L'apport du microscope

Représentation du microscope fabriqué par Robert Hooke.

Dessin d'observation du liège par Hooke. Il introduit pour la première fois le mot « cellule » pour décrire ces cavités qui lui rappellent les chambres dans lesquelles vivaient les moines.

J'ai pris un beau morceau de liège clair que j'ai coupé en un fragment extrêmement fin avec un couteau aiguisé comme un rasoir. [...] Je l'ai posé sur un porte-objet noir. J'ai projeté de la lumière sur ce fragment à l'aide d'un verre plan-convexe épais et j'ai pu voir avec une netteté extrême que ce fragment était perforé et poreux, ressemblant à un nid d'abeilles, mais ces pores n'étaient pas réguliers.
Ces pores, ou cellules, n'étaient pas très profonds, mais consistaient en un grand nombre de petites boîtes disposées en files.

Robert Hooke,

Micrographia, 1665.

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Doc. 2
Les animalcules

Observation d'animalcules du sperme par Leeuwenhoek (1674).

Au XVII^e siècle, le Hollandais Antoni van Leeuwenhoek conçut des lentilles très élaborées permettant d'atteindre des grossissements de 250 fois avec son microscope. Il observa et dessina de nombreux êtres vivants unicellulaires contenus dans de l'eau de pluie, organismes qu'il nomma animalcules. En observant du sperme, il fut ainsi le premier à décrire des spermatozoïdes.

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Indicateurs de réussite

1. Avoir expliqué pourquoi la découverte de la cellule était limitée par la technique avant le XVII^e siècle.

2. Avoir comparé la démarche de Hooke et de Leeuwenhoek à celle d'un biologiste moderne.

3. Avoir expliqué le sens de la remarque de François Jacob

p. 53.

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Groupe 2
L'unité microscopique des êtres vivants

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Doc. 3
L'universalité de la cellule

Un jour que je dînais avec M. Schleiden, cet illustre botaniste me signala le rôle important que le noyau joue dans le développement des cellules végétales. Je me rappelai tout de suite avoir vu un organe pareil dans les cellules de la chorde dorsale et je saisis à l'instant même l'extrême importance qu'aurait une découverte, si je parvenais à montrer que, dans les cellules de la chorde dorsale, ce noyau joue le même rôle que le noyau des plantes dans le développement des cellules végétales. [...] Ces idées se présentant à mon esprit, j'invitai M. Schleiden à m'accompagner à l'amphithéâtre d'anatomie où je lui montrai les noyaux des cellules de la chorde dorsale. Il leur reconnut une ressemblance parfaite avec les noyaux des plantes. [...] J'ai trouvé, à l'aide du microscope, que ces formes si variées des parties élémentaires des tissus de l'animal ne sont que des cellules transformées, que l'uniformité de la texture se retrouve donc aussi dans le règne animal, que, par conséquent, l'origine cellulaire est commune à tout ce qui vit.

Discours de Theodor Schwann (1878).

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Doc. 4
Une unité de base du vivant

Extrait d'une planche d'observation de Schwann publiée en 1839 dans Mikroskopische Untersuchungen (« Examens microscopiques »).

Cet ouvrage propose pour la première fois que la cellule est l'unité de base de tous les êtres vivants. Il décrit une identité cellulaire des tissus végétaux (figures 1-3 : tissu parenchymateux d'un oignon) et des tissus animaux (figure 4 : dorsale d'un gardon). On note la présence du noyau dans chaque cellule.

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Doc. 5
Un ancêtre commun

Représentation de l'évolution des formes de vie sur Terre.

Toutes les formes de vie existant sur la Terre proviennent d'une unique cellule formée entre 3,3 et 3,7 milliards d'années. Si des formes de vie non cellulaires ont existé, elles n'ont pas laissé de descendants aujourd'hui. C'est ce que pense le Français Patrick Forterre qui, en 1996, a baptisé LUCA (Last Universal Common Ancestor) le dernier ancêtre commun universel à toutes les lignées cellulaires.

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Vocabulaire

Chorde : structure embryologique rigide et flexible présente chez certains animaux.

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Indicateurs de réussite

1. Avoir identifié l'idée que Schwann a voulu démontrer, et comment cette idée est née.

2. Avoir expliqué quels points communs présentent les cellules étudiées.

3. Avoir expliqué pourquoi les idées de Schwann s'ancrent dans la théorie de Darwin selon laquelle les caractères communs sont hérités d'un ancêtre commun.

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Groupe 3
La formation de nouvelles cellules

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Doc. 6
La génération spontanée

Les matières en décomposition engendrent des vers, de telle sorte que la terre ne produit que les plantes et les animaux conçus dès l'origine par le Créateur, par l'intermédiaire de germes qui ont été ensemencés dans les milieux favorables à leur développement.

Aristote (-384 à -322),

De la génération et de la corruption.

Aristote défend dans cet ouvrage l'idée de la génération spontanée, selon laquelle la vie (les vers) peut apparaître spontanément à partir de matière inerte.

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Doc. 7
L'expérience du col de cygne de Pasteur (1859)

Louis Pasteur souhaita tester l'hypothèse de la génération spontanée. Son hypothèse était que les microorganismes ne naissaient pas spontanément dans un liquide, mais se développaient à partir de microorganismes préexistants dans l'air.

Un flacon en « col de cygne » permet la circulation de l'air mais coince les microorganismes au niveau du col.

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Doc. 8
Le développement d'un organisme

Entretien avec Thibault Lorin, docteur en biologie du développement

Le développement d'un organisme pluricellulaire commence avec une seule cellule, la cellule-œuf, qui se divise en de nouvelles cellules. Ces cellules se divisent à leur tour, et vont acquérir une fonction particulière : c'est la différenciation. Au fil des divisions, la capacité à former des cellules différentes se restreint.
Certaines cellules peuvent cependant garder leur capacité à se différencier en de multiples types cellulaires : ce sont les . Leur division permet de remplacer les cellules en fin de vie (par exemple, les cellules sanguines) ou régénérer un tissu lésé. Des cellules souches sont utilisées dans le domaine médical afin de reconstituer la peau des grands brûlés. L'étude des cellules souches est un champ de recherche très actif, d'ailleurs récompensé d'un prix Nobel en 2012.

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Doc. 9
Observation de divisions cellulaires chez la levure Saccharomyces pombe

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Supplément numérique

Retrouvez le protocole d'observation de Saccharomyces pombe

ici

et une vidéo du bourgeonnement de Saccharomyces cerevisiae

ici.

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Vocabulaire

Cellule souche : cellule indifférenciée qui a la capacité de se diviser et se différencier en cellules spécialisées.

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Indicateurs de réussite

1. Avoir expliqué quelle théorie était admise au XVII^e siècle.

2. Avoir prouvé que toutes les cellules naissent d'une cellule préexistante.

3. Avoir précisé l'importance de cette découverte en recherche biologique.

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Enseignement scientifique 1re - 2023

De l'invention du microscope à la théorie cellulaire

Introduction

Ce que j'ai déjà vu

Groupe 1 Les premières observations de cellules

Doc. 1L'apport du microscope

Doc. 2Les animalcules

Groupe 2 L'unité microscopique des êtres vivants

Doc. 3L'universalité de la cellule

Doc. 4Une unité de base du vivant

Doc. 5Un ancêtre commun

Vocabulaire

Groupe 3 La formation de nouvelles cellules

Doc. 6La génération spontanée

Doc. 7L'expérience du col de cygne de Pasteur (1859)

Doc. 8Le développement d'un organisme

Entretien avec Thibault Lorin, docteur en biologie du développement

Doc. 9Observation de divisions cellulaires chez la levure Saccharomyces pombe

Supplément numérique

Vocabulaire

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Groupe 1
Les premières observations de cellules

Doc. 1
L'apport du microscope

Doc. 2
Les animalcules

Groupe 2
L'unité microscopique des êtres vivants

Doc. 3
L'universalité de la cellule

Doc. 4
Une unité de base du vivant

Doc. 5
Un ancêtre commun

Groupe 3
La formation de nouvelles cellules

Doc. 6
La génération spontanée

Doc. 7
L'expérience du col de cygne de Pasteur (1859)

Doc. 8
Le développement d'un organisme

Doc. 9
Observation de divisions cellulaires chez la levure Saccharomyces pombe