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Le type cellulaire fait référence aux différents types de cellules retrouvées avec une morphologie et un phénotype différents. Certains types cellulaires sont spécifiques à une espèce alors que d’autres se retrouvent chez beaucoup d’espèces de lignées évolutive différentes. Chez les organismes unicellulaires, il n’y a pas de différent type cellulaire. Cette particularité est donc caractéristique des organismes multicellulaires. Toutes cellules sont issues d’une même cellule commune. À la base, les cellules sont en fait des cellules souches, des cellules non différenciées qui peuvent devenir quasi n’importe quel type de cellules. Ces cellules souches vont éventuellement devenir des types de cellules spécifiques. Les différents types cellulaires sont le résultat du processus de différenciation cellulaire. Chaque cellule d’un organisme a le même génome, le même bagage génétique. Chez les humains, ce génome comprend environ 25 000 gènes. La différence entre le génome des différents types de cellules est retrouvée dans l’expression de leurs gènes. Un gène peut être soit exprimé, c’est à dire qu’il est activé et qu’il produit un ARN, soit silencieux, plus précisément qu’il est désactivé et silencieux. La différence entre un type cellulaire et un autre est l’agencement des gènes exprimés et silencieux qui est propre à un type de cellules[1]. La différence d’expression de ces gènes résulte des gènes eux-mêmes et des facteurs environnementaux qui émettent des signaux qui seront reçus par les cellules[1]. Ces différents mécanismes sont aussi étroitement liés à la plasticité[2]. Chez les vertébrés, en général, un adulte a plus de 200 types cellulaires différents.
1-Les processus développementaux des cellules[modifier | modifier le code]
Les cellules passent par quatre processus durant leur développement soit la prolifération cellulaire, la différenciation cellulaire, la migration cellulaire et la mort cellulaire programmée.
1.1-La prolifération cellulaire[modifier | modifier le code]
La prolifération est le processus par lequel les cellules se divisent pour en fait se multiplier et augmenter en nombre. Une cellule dite cellule-mère se divisera en deux pour créer deux cellules identiques dites cellules-filles et ainsi de suite. Ce processus est aussi appelé division cellulaire. Trois aspects de la prolifération cellulaire doivent être régulé pour assurer un bon fonctionnement soit, la vitesse de la division, le plan de la division et la durée de la période de prolifération cellulaire[1]. Ce dernier aspect est particulièrement important puisque dans certaines régions, la prolifération cellulaire doit éventuellement cesser puisque la région en question aura atteint sa superficie souhaitable et n’aura plus un besoin en nouvelles cellules. Alors que dans d’autres régions, la division cellulaire devra être réduite pour simplement atteindre un équilibre d’un même nombre constant entre les cellules en mort cellulaire et celle en prolifération. Si ce dernier aspect n’est pas respecté, une tumeur se formera dans la région concernée.
1.2-La différenciation cellulaire[modifier | modifier le code]
Processus développemental des cellules par lequel une cellules souche se différencie en un type de cellule spécialisée. Durant la différenciation, une cellule changera de forme et de taille, de polarité, d’activité métabolique voir même de réactivité à d‘autres cellules ou substances, mais son bagage génétique restera le même. Il s’agit donc d’un changement des cellules souches en une panoplie de différents types de cellules spécifiques. Une cellule différenciée aura certains gènes de son génome qui seront exprimés et d’autres qui seront silencieux. C’est ce qui la rend différenciée et qui lui permettra de développer certaines structures qui lui seront spécifiques et de relever certaines fonctions uniques[3]. La différenciation cellulaire est un processus qui est régulé intrinsèquement en partie par le matériel épigénétique des cellules elle-même. De plus, certains facteurs de transcription spécifique à une lignée cellulaire pourraient influencer une cellule non différenciée vers une différenciation en une lignée spécifique de cellules[3]. Les cellules présentes dans une région spécifique vont acquérir des informations précises sur leur différenciation et leur migration selon la concentration précise d’un signal en particulier dans leur environnement qui les amènera à se différencier en un type cellulaire particulier[4]. C’est donc dire que des types cellulaires différents retrouvés dans des régions différentes ont reçus des signaux de différenciations disparates[4]. En mesurant le niveau de différenciation cellulaire, il est possible d’évaluer la progression d’un cancer[2]. Ceci est utilisé principalement en cytopathologie.
1.2.1-La différenciation au cours du développement chez les mammifères[modifier | modifier le code]
Le processus de développement d’un organisme débute toujours par une fécondation : un spermatozoïde féconde un œuf. Une phase de prolifération aura ensuite lieu jusqu’à un moment précis et critique où les cellules commenceront leur différenciation pour ensuite se spécialiser. C’est à ce moment de l’embryogénèse que le blastocyste se forme. Dès le stade de l’embryogénèse à huit cellules, les micromères et les macromères sont observables respectivement près du pôle animal et du pôle végétatif. Les micromères et macromères font parties des premiers types cellulaires observables durant le développement.
1.2.2-La différenciation au cours du développement chez les plantes[modifier | modifier le code]
Chez la plante, la différenciation se produit lors de la croissance. La différenciation se produit d’abord au niveau des méristèmes, méristème apical, méristème caulinaire de la tige et des feuilles, méristème racinaire des racines. Ensuite, la différenciation se produit au niveau du cambium. Il est à noter que les cellules méristématiques arrêtent de se diviser et de se différencier suite à l’induction florale ainsi qu’à la formation des différents tissus de la fleur. Les cellules végétales ont l’aptitude de se dédifférencier.
1.2.3-La différenciation au cours de la vie d’un même organisme[modifier | modifier le code]
Le renouvellement des cellules des animaux est possible grâce au mécanisme de différenciation des cellules souches. Un bon exemple est la différenciation des cellules de la peau. Nous retrouvons des cellules souches dans la partie basale de la peau qui se différencient de manière asymétrique ce qui veut dire qu’une cellule souche se différenciera en deux cellules : un kératinocyte, cellule spécifique de la peau et une cellule souche. Le kératinocyte migrera vers la surface de la peau. Ce mécanisme permet un renouvellement constant de l’épiderme de la peau. Il s’agit d’un exemple parmi tant d’autres.
1.3-La migration cellulaire[modifier | modifier le code]
Processus qui se distingue par la migration, ou en d’autres termes, le déplacement de certaines cellules vers une région spécifique. La migration cellulaire suit la différenciation cellulaire. Les cellules différenciées vont migrer vers une région précise afin de compléter une tâche spécifique à l’endroit où elles ont migré. La migration cellulaire s’effectue souvent plusieurs cellules ensemble à la fois. Certains diront que c’est comme si plusieurs cellules se déplaçaient ensemble comme un courant. Ceci est dû au fait que suite à la différenciation cellulaire, plusieurs cellules du même type cellulaire seront immobiles les unes à côté des autres et seront fixées ensemble par des cadhérines. Les cadhérines sont des molécules d’adhésion transmembranaires qui sont des protéines adhésives calcium dépendantes. Plusieurs voies différentes peuvent activer le mouvement de migration cellulaire. Un excellent exemple de migration cellulaire serait le processus de gastrulation durant l’embryogénèse.
1.4-La mort cellulaire[modifier | modifier le code]
Il y a trois types de mort cellulaire. Premièrement, la mort de l’organisme en entier qui entraine automatiquement la mort de toutes les cellules qui le constitue. Deuxièmement, il y a la mort cellulaire. Toutes cellules ont une durée de vie spécifique à leur type cellulaire. Bien évidemment, les types cellules exposées à des conditions environnementales plus difficiles auront une durée de vie plus courte que les cellules en conditions plus favorables. Finalement, il y a la mort cellulaire programmée, connue aussi sous le terme d’apoptose. Il s’agit de cellules qui ont une durée de vie prédéterminée.
2-Différents types cellulaires[modifier | modifier le code]
Les différents types de cellules sont caractérisés par leur forme, leur taille qui sont propres à elles. Il est possible de bien les différencier à l’aide du microscope électronique. La différenciation des cellules commence très tôt durant le développement. Chez l’homme, le choix de différenciation en divers types de cellules débute durant l’embryogénèse lors de l’organisation des cellules de l’embryon en feuillets embryonnaires : trois zones distinctes. Ces zones sont l’endoderme, me mésoderme et l’ectoderme. Ces trois feuillets vont par la suite se différencier en organes bien spécifique plus tard lors de l’organogénèse[1].
Voici quelques exemples de différents types cellulaires :
Cellules nerveuses[modifier | modifier le code]
Cellules blanches du sang[modifier | modifier le code]
Cellules musculaires[modifier | modifier le code]
Blastomères[modifier | modifier le code]
Cellules épithéliales[modifier | modifier le code]
cellules endothéliales[modifier | modifier le code]
cellules mésothéliales[modifier | modifier le code]
Cellules du tissu conjonctif[modifier | modifier le code]
cellules osseuses[modifier | modifier le code]
cellules sanguines[modifier | modifier le code]
cellules cartilagineuses[modifier | modifier le code]
cellules adipeuses[modifier | modifier le code]
2.1-Les cellules des mammifères[modifier | modifier le code]
Chez les mammifères, les cellules se divisent en trois catégories : les cellules somatiques, les cellules germinales et les cellules souches.
2.1.1-Les cellules somatiques[modifier | modifier le code]
Les cellules somatiques sont caractérisées par le fait que leur noyau contient deux copies de chaque chromosome. En d’autres termes, elles sont dites diploïdes. La très grande majorité des cellules qui constitue un organisme sont somatiques.
2.1.2-Les cellules souches[modifier | modifier le code]
Il existe différents types de cellules souches. Les totipotentes qui sont des cellules souches pouvant engendrer n’importe quel type de cellules. Les multipotentes, puis, les pluripotentes sont les cellules capables de se différencier en plusieurs types de cellules. Les cellules souches ont une capacité de division très élevée. Le terme cellule souche est spécifique aux animaux puisque ces cellules sont appelées cellules méristématiques chez les plantes. Chez les plantes, il y a beaucoup de cellules différenciées qui peuvent devenir totipotentes ce qui n’est pas le cas chez les mammifères puisqu’uniquement le zygote et les cellules très embryonnaires sont considérées comme totipotentes. Les cellules souches embryonnaires sont plus faciles à prélever, à cultiver pour ensuite les utiliser puisqu’elles ont une aptitude élevée à se multiplier. Versus les cellules souches adultes qui ont une aptitude beaucoup plus faible à se multiplier. Un exemple de cellules souches adultes sont les cellules hématopoïétiques, les cellules de la moelle rouge des os qui se différencient en cellules sanguine tout au long de la vie de l’homme. Il est possible de prélever les cellules souches humaines pour les cultiver. Il y a cependant un débat éthique quant à leur utilisation chez les humains. Il est également possible de créer des cellules souches en ajoutant dans un ovocyte, une cellule d’œuf non fécondé, du matériel génétique provenant d’une cellule adulte. Cette méthode d’obtention de cellules souches est connu sous le nom de clonage. Les cellules souches sont très utiles en recherche médicale et apporte une lueur d’espoir pour la régénération de tissus non sains présents chez certaines maladies.
2.1.3-Les cellules germinales[modifier | modifier le code]
Les cellules germinales sont les seules cellules qui vont transmettre leur matériel génétique à la génération future de cellules. Ce sont les cellules qui engendreront les gamètes sexuels : les ovocytes chez la femelle et les spermatozoïdes chez le mâle.
3-Organisation des types cellulaires[modifier | modifier le code]
Les cellules différenciées en un même type cellulaire se retrouveront dans la même région de l’organisme suite à la migration cellulaire. Ces cellules vont donc se regrouper pour former un tissu spécifique. Le regroupement de différents tissus à un endroit précis formera un organe. Un organe est donc formé de différents tissus qui sont eux formés de différents types cellulaires qui ont chacun un rôle bien précis pour le bon fonctionnement de l’organe.
4-Nouveaux types cellulaires[modifier | modifier le code]
Certains types cellulaires sont uniques à des groupes d’organismes multicellulaires et y sont ainsi associé. Ces types cellulaires se doivent donc d’avoir évoluer d’un autre type de cellules déjà existante propre à ces groupes d’organismes[6]. La quantité de possibilité différentes de combinaisons de gènes exprimés et silencieux est quasi infini considérant la taille du génome chez les vertébrés par exemple[6]. Les probabilités à long terme de voir de nouveaux types cellulaires tout au long du développement et de l’évolution sont très grandes. Il est également à noter que pour qu’un nouveau type cellulaire apparaisse au cour de l’évolution, certains gènes silencieux doivent devenir exprimés et certains gènes exprimés doivent devenir silencieux. Des interactions comme les signaux entre cellules, et entre gènes peuvent amener les gènes à changer leur mode de silencieux à exprimer et vice versa[2]. Cependant, les découvertes plus récentes démontrent que ce serait plutôt les ARNmi, les micro ARN, qui seraient des acteurs clés dans la régulation de l’expression des gènes[6]. Ces micro ARN ont augmentées en nombre et en sorte au cours de l’évolution. Il y a encore beaucoup à découvrir sur ce sujet qui n’en est qu’à ses débuts.
5-Pathologies[modifier | modifier le code]
La métaplasie est une pathologie où les cellules échangent de types cellulaires donc subissent une différenciation différente durant le stade adulte. Il en va de même pour les cellules cancéreuses qui perdent leur différenciation et deviennent des celles dites anaplasiques. La dédifférenciation, quant à elle, est une différenciation qui change la morphologie et la fonctionnalité de la cellule en question. C’est le cas des tissus qui se régénèrent au début du processus de cicatrisation et qui sera trop peu différenciée
6-Liens externes[modifier | modifier le code]
http://uqac-laboratoirelaseve.blogspot.ca/2010/04/les-cellules-en-recherche-biomedicale.html http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/cellule/31685 http://www.cancer.ca/fr-ca/cancer-information/cancer-101/what-is-cancer/the-human-body/?region=on http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/diff%C3%A9renciation/43409
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- (en) Arthur Wallace, Evolution a developmental approach, Wiley-Blackwell,
- (en) Bateson et Gluckman, Plasticity, robustness, development and evolution, Cambridge University Press,
- (en) Gerhart et Kirschner, Cells, Embryos and Evolution, Blackwell,
- (en) Minelli et Fusco, Evolving Pathways, key themes in evolutionary developmental biology, Cambridge University Press,
- (en) Arthur Wallace, Evolution a developmental approach, Wiley-Blackwell,
- (en) Arthur Wallace, Evolution a developmental approach, Wiley-Blackwell,