Schéma de la cellule végétale : chaque organite annoté, son rôle, et les quatre structures propres aux végétaux

Que montre un schéma de cellule végétale ?

Il montre une coupe. Une cellule végétale est une boîte en trois dimensions, et le schéma l’ouvre pour en rendre l’intérieur visible, ce qui signifie que le contour observé est une tranche et non une silhouette.

Trois éléments du schéma constituent des affirmations. Quels compartiments sont présents. Comment ils s’emboîtent les uns dans les autres, le tonoplaste étant à l’intérieur de la membrane plasmique, elle-même à l’intérieur de la paroi. Et quelles membranes sont continues entre elles, ce dernier point étant celui que presque tous les schémas dessinent sans que personne n’invite jamais le lecteur à le chercher.

Tout le reste relève du dessin. Les couleurs sont conventionnelles, non observées. Le nombre de chloroplastes représentés est celui qui tenait dans l’espace disponible. Les petits organites sont dessinés bien plus grands qu’ils ne le sont par rapport à la cellule, car à l’échelle relative réelle un ribosome dans une cellule de 84 mm serait plus petit que l’épaisseur du trait servant à le tracer.

Si la paroi domine ainsi l’image, la raison en est historique. Ce sont les parois épaisses du liège, visibles dans un microscope rudimentaire, qui ont permis à Robert Hooke de distinguer et de nommer les cellules pour la première fois en 1663. Ce qu’il a vu et nommé n’était pas le contenu vivant, mais les boîtes vides que leurs parois avaient laissées.

Les parties de la cellule végétale, annotées

Chaque légende, et ce qu’est réellement la structure derrière elle.

Deux de ces entrées méritent un second regard, car le schéma se trompe le plus souvent sur leurs proportions.

La vacuole centrale n’est pas une poche de stockage reléguée sur le côté. Alberts la situe à plus de 30 % du volume cellulaire, et jusqu’à 90 % dans certains types cellulaires. Ce chiffre explique pourquoi une cellule végétale peut être à la fois grande et peu coûteuse, le cytoplasme n’étant qu’une mince coque et l’essentiel du volume de l’eau sous pression. La vacuole assure par ailleurs quatre fonctions à la fois, à savoir le stockage des nutriments et des déchets, la digestion par des enzymes hydrolytiques qui en font une parente du lysosome animal, le volume, et le contrôle de la turgescence. Des vacuoles aux fonctions distinctes coexistent souvent dans une même cellule.

Le chloroplaste n’est pas une mitochondrie qui se trouverait être verte. Les deux possèdent une enveloppe à double membrane, produisent de l’ATP par chimiosmose et descendent de bactéries endocytées. Ce qui les sépare est la troisième membrane. La membrane thylakoïdienne forme des disques aplatis empilés en grana et porte les chaînes de transport d’électrons ainsi que l’ATP synthase. Contrairement à celle de la mitochondrie, la membrane interne de l’enveloppe du chloroplaste n’est pas repliée en crêtes et ne participe pas à la photosynthèse. Un chloroplaste dessiné en simple ovale vert a supprimé la seule structure qui en fait un chloroplaste.

Qu’est-ce que la cellule végétale possède et pas la cellule animale ?

Quatre structures, et une différence dans la façon dont la cellule se divise.

La ligne des jonctions mérite qu’on s’y arrête, car c’est elle qui explique la paroi. Les cellules végétales sont immobilisées dans des parois rigides, et les parois de cellules voisines sont cimentées les unes aux autres, si bien qu’aucune jonction d’ancrage n’est nécessaire pour tenir le tissu. Ce qui reste nécessaire, c’est la communication, et une paroi d’au moins 0,1 μm est bien trop épaisse pour qu’une jonction communicante l’enjambe. Les plasmodesmes répondent à ce besoin. À quelques exceptions spécialisées près, toute cellule vivante d’une plante supérieure est reliée à ses voisines vivantes par leur intermédiaire.

Il en découle une conséquence que presque aucun schéma n’énonce. Puisque la membrane plasmique d’une cellule est continue avec celle de sa voisine au niveau de chaque plasmodesme, et que leurs cytoplasmes communiquent par le canal, les cellules d’une plante peuvent être vues comme formant un syncytium, où de nombreux noyaux partagent un cytoplasme commun.

La paroi entre deux cellules compte trois couches, pas une

Dessinez une cellule végétale seule sur une page blanche et la paroi n’a plus rien contre quoi être une paroi. Dessinez la voisine, et trois choses apparaissent d’un coup.

La lamelle moyenne est une couche réelle dotée d’une fonction, non un trait là où deux parois se touchent par hasard. Riche en pectines pontées par le calcium, elle est ce qui assemble les parois voisines en tissu. Sa dégradation contrôlée est le mécanisme de deux phénomènes quotidiens, le mûrissement d’une tomate et la chute d’une feuille à l’automne.

La paroi primaire est mince et extensible, construite pendant que la cellule grandit encore. Une fois la croissance arrêtée, beaucoup de cellules déposent une paroi secondaire en couches à l’intérieur de la première, et le polymère qui s’y ajoute le plus souvent est la lignine, ce qui rend ligneux les vaisseaux du xylème et les fibres. Les deux parois se construisent depuis l’extérieur de la membrane plasmique. La cellulose n’est pas fabriquée dans le réticulum puis sécrétée comme la plupart des molécules de matrice, elle est filée directement par des complexes de cellulose synthase enchâssés dans la membrane plasmique, et des microtubules corticaux situés à l’intérieur de la cellule orientent la direction qu’ils suivent.

Ce dernier mécanisme est la raison pour laquelle la paroi a sa place sur un schéma. Dans une cellule en élongation, les microfibrilles de cellulose se disposent généralement perpendiculairement à l’axe d’élongation, et leur orientation détermine pour une large part la forme finale de la cellule. Comme les cellules végétales ne peuvent pas se déplacer, la forme de la plante entière se ramène au contrôle de cette orientation, cellule par cellule.

Comment dessiner un schéma de cellule végétale

Construisez-le dans l’ordre où les structures se contraignent mutuellement, non dans l’ordre où elles figurent sur la liste d’un manuel.

Commencez par la paroi, et dessinez-la comme une bande. Un trait unique dit que la paroi est une limite. Une bande épaisse dit qu’elle est un compartiment, ce qu’elle est effectivement, et c’est là que va la membrane plasmique, contre la face interne de la bande et non flottant quelque part dans le cytoplasme.

Placez la vacuole en deuxième et laissez-lui environ la moitié de la surface. Tout le reste doit se loger autour d’elle, et une vacuole dessinée petite pousse chaque autre organite au mauvais endroit. Si votre cytoplasme ressemble à un espace libre généreux, le schéma décrit une jeune cellule méristématique et non la cellule mature annoncée par la légende.

Repoussez le reste dans la coque que la vacuole laisse. Le noyau, plus grand que tout ce qui subsiste, décide de la place des autres. Chloroplastes et mitochondries se répartissent en périphérie, ce qui est aussi leur position dans une cellule vivante.

Dessinez les chloroplastes avec des empilements de thylakoïdes. Trois ou quatre traits courts empilés à l’intérieur de l’enveloppe suffisent. Sans eux, chloroplaste et mitochondrie deviennent le même dessin en deux couleurs, et la couleur est le seul canal qui disparaît à l’impression en niveaux de gris comme pour les lecteurs daltoniens.

Posez enfin les légendes, la moitié du travail que l’on bâcle. Les règles tiennent en peu de lignes.

• Une ligne de rappel par légende, droite, se terminant par un point sur la structure qu’elle nomme. Une ligne qui s’arrête dans le vide près de la structure reste ambiguë.
• Aucune ligne n’en croise une autre. Si deux se croisent, les légendes sont dans le mauvais ordre, et il faut les permuter plutôt que contourner.
• Légendes à l’extérieur de la cellule, alignées en deux colonnes. Du texte posé dans le cytoplasme entre en concurrence avec ce qu’il décrit et ne peut pas être recomposé pour une autre largeur de colonne.
• Composez le texte à la taille exigée par la destination. Chez Nature, tout le texte autre que les lettres de panneau se situe entre 5 pt au minimum et 7 pt au maximum, dans une police sans empattement, de préférence Helvetica ou Arial, la même sur toutes les figures de l’article. Les lettres de panneau sont en 8 pt gras, droites, en bas de casse.
• Dessinez à la largeur d’impression. Les largeurs standard de Nature sont de 89 mm sur une colonne et 183 mm sur deux, avec une option colonne et demie entre 120 et 136 mm, pour une hauteur de page de 247 mm. Un schéma cellulaire dessiné sur une diapositive puis déposé dans un manuscrit arrive au tiers de la taille prévue, et le texte de 7 pt devient du 2 pt.
• Restez en vectoriel. Nature demande AI, EPS ou PDF pour le trait, et demande explicitement que le trait et le texte ne soient pas rastérisés. Un schéma cellulaire est du trait de bout en bout.

Les règles générales qui sous-tendent tout cela figurent dans notre guide sur la réalisation de figures scientifiques, et les valeurs complètes de Nature Portfolio dans les exigences de figures de Scientific Reports, qui traite aussi du cas où une revue refuse purement et simplement de publier une spécification.

Le même schéma sans les légendes

La version la plus utile d’un schéma que l’on cherche à apprendre est celle qui refuse de donner la réponse. Même géométrie, des numéros à la place des noms.

La clé, dans l’ordre des numéros : 1 paroi cellulaire, 2 lamelle moyenne, 3 membrane plasmique, 4 mitochondrie, 5 noyau avec nucléole, 6 ribosomes, 7 plasmodesmes, 8 chloroplaste, 9 tonoplaste, 10 vacuole centrale, 11 réticulum endoplasmique rugueux, 12 appareil de Golgi.

Les deux versions en images imprimables, à une résolution qui tient sur papier.

Cinq erreurs récurrentes des schémas de cellule végétale

La vacuole est dessinée trop petite. C’est l’erreur la plus répandue et elle se propage, chaque nouveau schéma étant dessiné d’après le précédent. Une vacuole occupant un cinquième de la cellule ne peut pas être la structure qui tient une plante debout.

Les chloroplastes n’ont pas de thylakoïdes. Réduits à des ovales verts et plats, ils ne portent pas plus d’information qu’une couleur, et le schéma perd le seul trait qui distingue l’organite.

La cellule est seule sur la page. Une paroi qui n’a rien de l’autre côté invite à la lire comme la peau propre de la cellule. C’est en réalité une infrastructure partagée, faite de deux parois et d’une lamelle moyenne entre deux cellules, traversée par des plasmodesmes. Dessiner ne serait-ce qu’une tranche de la voisine règle le problème.

Une coupe est lue comme un contour. Le rectangle arrondi est une tranche à travers une boîte. Le cytoplasme est une coque qui entoure la vacuole de tous côtés, non un anneau autour d’un disque. C’est cette lecture erronée qu’un écorché en 3D cherche à empêcher, au prix d’une annotation bien plus difficile.

Les lignes de rappel se croisent ou s’arrêtent trop tôt. Ce sont deux manifestations du même échec, le lecteur ne pouvant plus dire quelle légende appartient à quelle structure, et toutes deux sont invisibles pour qui a dessiné le schéma, puisqu’il connaît déjà la réponse. Vérifiez les lignes en dernier, sur un tirage à la taille finale.

Questions fréquentes

Qu’est-ce qu’un schéma de cellule végétale ? Une coupe annotée à travers une seule cellule végétale, dessinée pour montrer quels compartiments existent et ce qui enferme quoi. Un écorché, non une photographie. La présence des structures, leur emboîtement et la continuité des membranes sont des affirmations ; les couleurs, le nombre d’organites et la taille relative des petits organites sont des choix de dessin.

Quelles sont les parties de la cellule végétale ? Paroi cellulaire, lamelle moyenne, membrane plasmique, cytosol avec ribosomes libres, noyau et nucléole, réticulum endoplasmique rugueux, appareil de Golgi, mitochondries, chloroplastes et autres plastes, et vacuole centrale délimitée par le tonoplaste. Les plasmodesmes traversent la paroi et relient le cytoplasme d’une cellule au suivant.

Qu’est-ce que la cellule végétale possède et pas la cellule animale ? La paroi cellulaire, les plastes, la grande vacuole centrale et les plasmodesmes. La cellule végétale se divise également en construisant une nouvelle paroi avec un phragmoplaste, au lieu de se scinder en deux par un anneau contractile.

À quoi sert la vacuole centrale ? Stockage, digestion, volume et turgescence. La turgescence porte le reste, puisque la pression qu’elle maintient contre la paroi entraîne l’expansion cellulaire pendant la croissance et fournit l’essentiel de la rigidité mécanique des tissus végétaux vivants.

Comment dessiner un schéma simple de cellule végétale ? Paroi en bande, vacuole ensuite avec environ la moitié de la surface, tout le reste repoussé dans la coque restante, chloroplastes avec empilements de thylakoïdes visibles, puis des lignes de rappel droites et sans croisement se terminant par un point sur chaque structure.

Un schéma de cellule végétale est-il en 2D ou en 3D ? Presque toujours une coupe 2D à travers une cellule 3D. Une version 3D dessine la cellule en écorché, ce qui montre mieux la géométrie et complique l’annotation dans une colonne de revue.

Quel schéma de cellule végétale attend-on au niveau du collège ? La même coupe avec une liste réduite, soit paroi, membrane, cytoplasme, noyau, nucléole, vacuole, chloroplaste, mitochondrie, réticulum, Golgi et ribosomes. La lamelle moyenne et les plasmodesmes en sont habituellement absents, ce qui est dommage, puisque ce sont eux qui rendent la paroi intelligible.

Pour aller plus loin

• Le schéma de la cellule animale, annoté de la même façon — la cellule de la page d’en face, avec les volumes mesurés qui montrent pourquoi presque tous les schémas dessinent le noyau trop gros, et comment deux cellules animales se relient là où une plante utilise un plasmodesme.
• Réaliser des figures scientifiques — les règles générales derrière la section sur l’annotation, appliquées à tous les types de figures et non au seul schéma cellulaire.
• Exigences de figures de Scientific Reports — les valeurs complètes de Nature Portfolio, et la conduite à tenir quand une revue ne publie aucune spécification.
• Cladogramme et arbre phylogénétique — un autre schéma dont la mise en page est régulièrement prise pour l’affirmation, et la même discipline consistant à séparer ce que le dessin énonce de ce qu’il se contente d’agencer.