La taille de la cellule

[invitec007a7e0]

Bonjour tout le monde, je m'appelle Christophe, je suis originaire de Gaume. Maintenant je suis à l'école à Bruxelles en général.

En fait, je viens m'inscrire sur ce forum pour vous demander de l'aide, j'ai un travail à faire pour demain sur la question : "pourquoi la cellule est-elle si petite?"

J'ai cherché sur google mais je n'ai rien trouvé, alors je voulais savoir si quelqu'un n'a pas un lien simple et complet à me donner, ou pourrait-il me l'expliquer?

Voila, votre aide me ferait grand plaisir. Merci d'avance, à+

Christophe.
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[invite10adf645]

C'est une question difficile !

Pour ma part je pense le faible volume des cellules (enfin faible, simplement par rapport à nous) est principalement du à la chimie.
En effet plus le volume est petit, plus les réactions chimiques trouvent leur équilibre rapidement. La signalisation cellulaire serait beaucoup plus difficile dans des volumes énormes ! Soit on réduit les chances qu'une enzyme rencontre son substrat, soit on augmente la concentration des deux, ce qui consomme beaucoup d'énergie.

Il faut en plus te replacer dans le contexte de la naissance de la vie et des premières cellules desquelles nous sommes originaires. La limite a pu être l'énergie disponible (à l'époque le soleil ou la chaleur d'un fumeur noir) pour la cellule.

Une autre bonne raison à cette petite taille : la concentration en ions dans les cellules, et particulièrement les fibres musculaires et neurones, est très importante. Des pompes ioniques travaillent à rétablir le gradient ionique après chaque dépolarisation. Dans un volume plus grand ce serait plus difficile, et la fréquence de dépolarisation serait limitée.

Voilà quelques pistes, si quelqu'un a d'autres idées....

[invitec007a7e0]

Ok, ça va, je prends note, merci beaucoup.

[invite217f3aaa]

En effet plus le volume est petit, plus les réactions chimiques trouvent leur équilibre rapidement. La signalisation cellulaire serait beaucoup plus difficile dans des volumes énormes

Ce n'est pas le taille de la cellule qui limite la rencontre des molécules mais leur concentration.
Il y a des bactéries qui sont visibles à l'oeil nu !( cf pièce jointe ) Leir volume est énorme !
Et je ne parle pas de certaines cellules végétales qui, elles aussi, se voyent à l'oeil nu.


Je pense qu'une des données importantes de la question est que le volume de la cellule augmente plus rapidement que sa surface. Or la surface de la cellule est le seul lien qu'elle a avec son environnement. Et c'est l'environnement qui permet à une celule de vivre ou pas.
La taille d'une cellule résulte donc, je pense, d'un compromis entre la nécessité d'échange avec l'extérieur et la maximisation de l'efficacité du fonctionnement interne de la cellule.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite10adf645]

Wow, c'est quelle souche de bactérie ?

[invite02cefc91]

Bonjour,

Je ne sais pas si ton étude porte uniquement sur les cellules animales, mais en ce qui concerne les végétaux, on observe une particularité, qui est le grandissement cellulaire, c'est à dire une augmentation de la taille de la cellule au fur et à mesure de sa croissance ...

[invited815d11c]

Il faut noter que le rapport entre la surface et le volume d'une cellule diminue uniquement si la cellule garde une forme précise (sphérique, cylindrique) quelque soit son échelle. Mais qu'une méthode simple pour résoudre ce problème est de ne plus prendre une forme sphérique. Ainsi les cellules eucaryotes, généralement de grande taille, on souvent des invaginations et des villosités en surface (bordure en brosse de l'épithélium intestinal par exemple qui augmente la surface sans trop changer le volume). Et certaines cellules sont proprement gigantesque comme la célèbre algue toxique de méditerranée Caulerpa Taxifolia, qui n'est constituée que d'une seule cellule (plurinuclée cependant) mais avec une forme très contournée qui lui donne une très grande surface par rapport à son volume.

A noter que passé une certaine taille, c'est la disponibilité en ADN qui fait défaut et que la cellule à deux façon d'y répondre : multiplier les chromosomes par noyau (chez les végétaux on trouve des cellules contenant 4n, 8n voire 16n chromosomes), multiplier les noyaux (comme dans la cellule musculaire striée, on parle alors de syncitium).

Des solutions existant pour produire des cellule de grande taille, pourquoi la plupart restent petites ? Tout simplement parce que ces solutions ont un coût. La pression osmotique tend à rendre les cellules sphérique et prendre une autre forme nécessite la mise en place de structures complexes comme un cytosquelette ou une matrice extracellulaire rigide (et consomme donc de l'énergie). Et créer plusieurs noyaux est aussi coûteux, la quantité d'ADN dans une cellule est telle qu'il est préférable d'optimiser son utilisation en donnant à chacun un système complet de transcription/traduction. Tout est question de coût énergétique.

[invite949c67bb]

voici un extrait de Lehninger principles of biochemistry.

J'ai fait un effort de traduire en Français. Je ne suis pas très bon en translation. J'ai fait ce que j'ai pu.

Cellular dimensions are limited by diffusion


Most cells are microscopic, invisible to the unaided eye. Animal and plant cells are typically 5 to 100 micromètres in diameter, and many unicellular microorganisms are only 1 to 2 micromètres long (see the inside back cover for information on units and their abbreviations).

What limits the dimensions of a cell?

The Iower limit is probably set by the minimum number of each type of biomolecule required by the cell. The smallest cells, certain bacteria known as mycoplasmas, are 300 nanometers in diameter and have a volume of about 10-14 mL.

A single bacterial ribosome is about 20 nanometers in its longest dimension so a few ribosomes take up a substantial fraction of the volume in a mycoplasmal cell.

The upper limit of cell size is probably set by the rate of diffusion of solute molecules in aqueous systems.

For example, a bacterial cell that depends on oxygen-consuming reactions for energy production must obtain molecular oxygen by diffusion from the surrounding medium through its plasma membrane.

The cell is so small, and the ratio of its surface area to its volume is so Iarge, that every part of its cytoplasm is easily reached by Oxygen diffusing into the cell.

With increasing cell size, however, surface-to-volume ratio decreases until metabolism consumes Oxygen faster than diffusion can supply it.

Metabolism that requires Oxygen thus becomes impossible as cell size increases beyond a certain point, placing a theoretical upper limit on the size of cells

--- tentative de traduction de ma part ---

Les dimensions de la cellule sont limitées par la diffusion

La plupart des cellules sont microscopiques, donc invisibles à l'oil nu. Les cellules animales et végétales ont généralement un diamètre de 5 à 100 micromètres. De nombreux
micro-organismes unicellulaires sont seulement de 1 à 2 micromètres de long.

Qu'est-ce qui limite les dimensions d'une cellule?

La limite inferieure est probablement fixée par le nombre minimal de chaque type de biomolécules dont la cellule a besoin. Les plus petites cellules, certaines bactéries connues comme les mycoplasmes, ont un diamètre de 300 nanomètres et ont un volume d'environ 10 à 14 ml. Le ribosome d'une bactérie particulière est d'environ 20 nanomètres maximum de sorte que quelques ribosomes prennent une fraction substantielle du volume dans une cellule de mycoplasme.

La limite supérieure de la taille des cellules est probablement fixée par la vitesse de diffusion des molécules de soluté dans des systèmes aqueux. Par exemple, une cellule bactérienne qui dépend des réactions consommant de l'oxygène, pour la production d'énergie, doivent obtenir l'oxygène moléculaire par diffusion à partir du milieu environnant à travers la membrane plasmique. La cellule est tellement petite, et le rapport entre sa surface et son volume est tellement grand, que chaque partie de son cytoplasme est facilement accessible par l'oxygène diffusé dans la cellule. Cependant, avec l'augmentation de la taille de la cellule, le rapport surface/volume diminue jusqu'à ce que le métabolisme consomme l'oxygène plus rapidement que la diffusion de ce dernier ne peut fournir.