théorie cellulaire

A la découverte de la théorie cellulaire

Antiquité

19ème siècle

Les premices de la théorie cellulaire

Les principes de la théorie cellulaire

20ème siècle

17ème siècle

Les perfectionnements techniques

Les débuts du microscope

C. Gonthier

Les découvertes d'Antoni Van Leeuwenhoek et Robert Hooke

Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723)

A. Van Leeuwenhoek est un drapier allemand. Vers 1650, il met au point un microscope rudimentaire pour examiner les fibres textiles et vérifier leur pureté. Il réussit alors à atteindre un grossissement X300. Curieux, il se met à observer toutes sortes d’échantillons et, sans connaissances scientifiques, découvre le monde microscopique. En 1674, il observa et dessina de nombreux êtres vivants unicellulaires contenus dans de l’eau de pluie ou encore d'étang qu’il nomma des "animacules". A. Van Leeuwenhoek ne parlant que le néerlandais à l’époque où le latin est la langue scientifique officielle, sa crédibilité et la diffusion de ses découvertes sont limitées. Ses observations sont d’abord accueillies avec scepticisme par la communauté scientifique. Mais il reçoit le soutien de Robert Hooke.

Robert Hooke (1635-1703)

Robert Hooke met au point un microscope qui comporte deux lentilles mais au-delà d’un grossissement de X20 l’objet devient flou. En 1665, il écrit dans son ouvrage Micrographia : "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."

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.

L'élaboration de la théorie cellulaire

Les apports de Theodor Schwann et Matthias Schleiden

La controverse de la génération spontannée

Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) En 1838, ce botaniste allemand observe des structures semblables à celles décrites par Hooke dans tous les tissus végétaux qu'il examine au microscope. Il conclut que toutes les parties d'un végétal sont constituées de cellules.

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 corde 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 corde 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 corde 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 T. Schwann 1878

Théodor Schwann (1810-1882) Ce naturaliste allemand travaille sur les tissus animaux : os, dents, muscles, nerfs... en 1839, il constate dans toutes ses observations, la présence de structures qui correspondent aux cellules.

La génération spontanée

C'est une théorie selon laquelle la vie pourrait apparaitre à partir de rien, et les microbes être générés spontanément. Cette croyance a traversé tous les âges: universellement acceptée dans l'Antiquité, plus discutée dans les temps modernes ce qui fera d'ailleurs dire à Pasteur « les plus grandes erreurs peuvent compter par siècles leur existence ». Certes au cours des millénaires les hommes se sont aperçus que les animaux avaient besoin d'un accouplement pour produire des petits néanmoins pour les petits animaux comme la souris ou les micro-organismes la génération spontanée fit longtemps partie du sens commun car l'apparition d'êtres vivants là où on ne les voyaient pas est un phénomène d'observation courante.

Les débuts de la contreverse

Rudolf Virchow (1821-1902),physicien allemand enseigna à partir de 1849 à l'université de Wurtzbourg. En 1855, il suggère, en se basant sur des observations de divisions cellulaires réalisées par d'autres, que toute cellule provient d'une autre cellule. L'adage de Virchow, Omnis cellula e cellula, resume la théorie cellulaire sous sa forme définitive : "La où apparait une cellule, il doit y avoir eu une autre cellule auparavant" écrit-il dans Cellularpathologie. " Tout animal apparait comme la somme d'unités vitales dont chacune porte en elle tous les caractères de la vie. "

Francesco Redi (1626-1697), médecin des Médicis de Florence, décrivit son expérience démontrant l’impossibilité de la génération spontanée, théorie alors très en vogue. Cette expérience, que beaucoup considèrent comme la première expérience contrôlée en biologie, aurait dû balayer des hypothèses enracinées depuis l'antiquité, selon lesquelles la vie naît de la matière inanimée. Il n’en fut rien : malgré les travaux menés par Francesco Redi pour répondre à ses adversaires et confirmer ses observations, et plus tard, les contribution de l’abbé italien Lazzaro Spallanzani (1729-1799), l’idée fascinante que la vie puisse être créée à volonté, artificiellement, a subsisté jusqu’au XIXe siècle.

Division cellulaire de levure de boulanger

Louis Pasteur (1822-1895) intervient dans cette controverse et devient le porte-étendard des ennemis de la génération spontanée. En 1858 il se lance dans la bataille, pendant 6 ans, appliquant une démarche scientifique rigoureuse, il reprendra soigneusement les expériences réalisées notamment par Schwann convaincu que les organismes ne peuvent naître que de germes parentes déjà présentes. C'est ainsi que le 7 avril 1864 dans le grand amphithéâtre de la Sorbonne il démontrera définitivement la non-existence de la génération spontanée.

Le perfectionnement des microscopes

Le développement du microscope électronique a permis l'observation et la description des organites cellulaires dans les années 1950.

Le perfectionnement des microscopes

Le microscope à effet tunnel Développé dès les années 1981, cette technique utilise une sonde qui parcourt la surface d’un échantillon grâce à une pointe très fine. L’enregistrement d’un courant d’électron entre la sonde et la surface de l’objet (appelé courant tunnel) permet à un ordinateur de reconstituer la surface de l’échantillon avec une précision de l’ordre de l’atome, c’est-à-dire 0.1 nm. Cette technique ne fonctionne que sur des échantillons conducteurs.

Le microscope à force atomique Inventé en 1986, ce type de microscope, au fonctionnement proche du microscope à effet tunnel, permet de travailler sur des échantillons biologiques non conducteurs comme une cellule vivante. Le microscope à force atomique permet d’observer l’ADN in vitro avec une résolution nanométrique.

En résumé