Notions de biologie/Organisation des systèmes vivants

L'organisation des systèmes vivants est l'architecture des êtres : la manière dont sont agencées les différentes parties et composants du corps : cellules, organes, appareils...

On peut distinguer organisation structurale et fonctionnelle.

Cellule

Une cellule eucaryote

Tous les êtres vivants sont faits de cellules. En général, on ne considère pas les virus et prions, qui ne sont pas cellulaires, comme vivants. Les êtres vivants sont classés en trois règnes : archéobactéries, eubactéries et eucaryotes.

Bactéries

La taxinomie classique divisait les bactéries en archéobactéries et eubactéries, qui toutes sont des êtres unicellulaires et de type procaryote (sans noyau ni cytosquelette, ni organite). Dorénavant, suite à des études de biochimie et de phylogénie moléculaire, les bactéries ne comprennent plus que les eubactéries. Les archéobactéries, dorénavant dénommées archées, forment un groupe procaryotique distinct.

Eucaryotes

Les eucaryotes ont des cellules comportant un noyau. Ce groupe comprend les animaux (donc l'homme), les plantes, les champignons et les protistes (groupe varié de micro-organismes). Les cellules eucaryotes sont caractérisées par la présence d'un cytosquelette : armature intérieure permettant le maintient de structures complexes à l'intérieur même de la cellule, les organites et surtout par la présence d'un noyau délimité par une enveloppe plasmique renfermant des chromosomes. Le cytosquelette permet également des interactions élaborées entre cellules, et donc la formation d'organismes pluricellulaires.

Différenciation

Un être pluricellulaire s'organise en assignant une tâche à chacune des cellules. C'est le pourquoi de la différenciation cellulaire.

Toutes les cellules d'un organisme possèdent le même code génétique (à quelques "accidents" près). Chaque cellule possède donc les mêmes gènes. Mais tous les gènes ne sont pas exprimés en même temps. (Une cellule de foie n'utilise pas les mêmes gènes qu'une cellule de rein). C'est donc le panel de gènes exprimés dans une cellule qui définit le type de cellule.

Une cellule différenciée est limitée à sa fonction. Elle ne peut pas évoluer vers une autre différenciation (sauf dans certains cas chez les végétaux).

Il existe également des cellules non différenciées, susceptibles de donner des cellules de types variés. On distingue les cellules souches, totipotentes, pluripotentes, multipotentes... selon le panel de cellules qu'elles peuvent devenir.

Membrane

Les cellules sont encloses dans une membrane faite d'une double couche de lipides. L'intérieur de la cellule est appelé cytoplasme. Il est constitué d'un milieu plus ou moins homogène, le cytosol, dans lequel baignent des structures, les organites, délimitées eux aussi par des membranes biologiques.

La membrane intègre aussi de nombreuses protéines qui régulent la communication de la cellule avec le milieu extérieur.

Organites

Les organites sont les structures spécialisées présentes dans le cytoplasme de la cellule et séparés du cytosol par une ou plusieurs membranes qui les circonscrives.

Les organites sont : noyau, mitochondrie, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, endosome, lysosome, peroxysome, chloroplaste (végétaux seulement), vacuole (végétaux et champignons).

Tissu

Le regroupement de cellules tendant aux mêmes fonctions conduit à la formation d'un tissu. Les cellules d'un tissu sont en générale adhérentes (tissu musculaire, tissu nerveux, tissu adipeux) mais on parle également de tissu circulant (le sang).

L'étude des tissus s’appelle l'histologie.

Organe

Le regroupement de tissus en un tout anatomiquement et fonctionnellement distinct forme un organe. Par exemple : foie, rate, rein, testicule, utérus, estomac, cœur, sont des organes.

Chaque organe doit être relié au reste du corps. Cela est assuré via deux systèmes : la circulation et l'innervation.

Systèmes

Des fonctions complémentaires et en interaction définissent un système. Cela signifie qu'on va étudier une partie de l'organisme orientée vers la réalisation d'une tache particulière. On va par exemple étudier tous les éléments qui participent a la digestion. Cet ensemble s'appelle le système digestif. On pourra aussi étudier les systèmes nerveux, circulatoires, immunitaires, endocriniens, musculaires, respiratoires, squelettiques, urinaires... Mais il faut garder a l'esprit que cette division est principalement une image pour l'étude. Dans la réalité, les systèmes s'interpénètrent, il n'existe pas de frontière entre eux.