Renouvellement cellulaire – Des changements permanents dans notre organisme

*Renouvellement cellulaire: Globules blancs*

Le corps des êtres vivants tels que des animaux et des hommes possède une incroyable quantité de cellules, environ 100 000 milliards au total. Par conséquent, il est en état de renouvellement cellulaire permanent, à partir de la naissance jusqu’à la mort. Il est en quelque sorte constamment remis à neuf.

Pratiquement tous les organes, tous les tissus et toutes les cellules sont soumis à ce renouvellement cellulaire permanent et vont être complètement régénérés plusieurs fois dans une vie, à une fréquence plus ou moins élevée en fonction des cellules. Ce qui fait qu’au bout du compte, l’immense majorité des cellules et des organes sont plus jeunes que l’individu lui-même.

Ce vaste écosystème cellulaire – qui est finalement notre organisme – contient environ 250 types de cellules différentes. La grande majorité est soumise au renouvellement cellulaire, sauf quelques exceptions, comme, par exemple, les neurones et les cellules cardiaques où le renouvellement est très lent ou quasi inexistant.

Faisons un petit tour dans ce monde fascinant qui nous donne une meilleure compréhension des cellules, de notre corps, mais également des pathologies qui peuvent en résulter.

Contenus de cet article

Le corps humain compte quelques 100 000 milliards de cellules et environ 250 types de cellules soumis au renouvellement cellulaire

Le corps humain, véritable chef-d’œuvre biologique, abrite une incroyable quantité de cellules, environ 100 000 milliards au total. Imaginons un instant les aligner toutes bout à bout, formant ainsi un ruban impressionnant d’une longueur d’environ 15 000 kilomètres. Cependant, cette masse cellulaire ne constitue pas une entité statique ; au contraire, elle est constamment en mouvement grâce au phénomène fascinant du renouvellement cellulaire.

À l’intérieur de ce vaste écosystème cellulaire, on recense environ 250 types cellulaires différents, chacun avec des fonctions spécifiques. Des cellules sanguines aux cellules de la peau, des cellules musculaires aux cellules cardiaques, des neurones aux fibroblastes, la diversité cellulaire est remarquable. Pratiquement chacun de ces types cellulaires participe au processus incessant du renouvellement, assurant la vitalité et la fonctionnalité de l’organisme de chaque être vivant pluricellulaire : humain, animal ou encore plante.

Chaque jour, pas moins de 20 milliards de cellules atteignent la fin de leur cycle de vie, un processus naturel inévitable. Cependant, la nature ingénieuse du corps humain garantit que ces cellules défaillantes sont rapidement remplacées.

En effet, près de 20 millions de cellules se divisent chaque seconde pour donner naissance à deux cellules filles. Il convient de noter que le terme « diviser » peut prêter à confusion, car en biologie, il ne s’agit pas d’une simple division, mais plutôt d’une multiplication cellulaire.

Lorsqu’une cellule se divise, elle ne se réduit pas, mais au contraire, elle double son effectif. Ainsi, une seule cellule donne naissance à deux, perpétuant ainsi le cycle de renouvellement cellulaire qui maintient l’intégrité et la fonction de l’organisme humain.

Deux voies de renouvellement cellulaire : la division cellulaire et les cellules souches indifférenciées

Le renouvellement cellulaire, essentiel à la survie et à l’intégrité de l’organisme, s’accomplit de deux manières principales :

la division cellulaire et
l’intervention des cellules souches indifférenciées.

Renouvellement cellulaire par division des cellules

La division cellulaire représente la première voie de renouvellement cellulaire, bien connue par le grand public. La division cellulaire conduit à la création de nouvelles cellules identiques au modèle initial. Un exemple concret de ce processus est observé dans les cellules du foie. Lorsque ces cellules subissent la division cellulaire, elles engendrent des copies conformes d’elles-mêmes, contribuant ainsi au maintien et à la régénération de cet organe vital.

La division cellulaire se décline en deux principaux types : la mitose et la méiose, chacune jouant un rôle distinct dans le processus de renouvellement cellulaire.

La mitose est le mécanisme de division cellulaire le plus courant et intervient dans le renouvellement des cellules somatiques, assurant le remplacement des cellules mortes ou endommagées. Ce processus, en quatre phases (prophase, métaphase, anaphase, télophase), aboutit à la formation de deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère.

À l’inverse, la méiose est spécifique aux cellules sexuelles, les gamètes (ovules et spermatozoïdes). Ce type de division cellulaire réduit le nombre de chromosomes de moitié, assurant que lors de la fécondation, le nombre chromosomique initial est rétabli. La méiose se déroule en deux divisions successives (méiose I et méiose II), créant finalement quatre cellules filles, chacune dotée de la moitié du nombre de chromosomes de la cellule d’origine.

La mitose est donc le processus fondamental pour le renouvellement des cellules non reproductrices, tandis que la méiose est cruciale pour la formation des cellules reproductrices, garantissant la stabilité génétique lors de la reproduction sexuée. Ces deux types de division cellulaire contribuent de manière essentielle à la diversité et à la continuité de la vie.

Renouvellement cellulaire par cellules souches

Colonie de Cellules souches — *Colonie de cellules souches*

La seconde grande voie de renouvellement cellulaire implique les cellules souches indifférenciées, caractérisées par leur nature non spécialisée. Contrairement aux cellules déjà déterminées dans leur fonction, ces cellules souches ont le pouvoir de se différencier en divers types cellulaires, accomplissant ainsi une variété de tâches au sein de l’organisme.

Lorsque le processus de renouvellement cellulaire fait appel à des cellules souches, il inclut inévitablement une phase de différenciation, où la cellule indifférenciée se spécialise dans une fonction spécifique. Un exemple parlant est celui des cellules sanguines : les cellules souches participent à leur renouvellement, et une fois spécialisées, elles contribuent à maintenir l’équilibre nécessaire au sein du système sanguin.

Ces mécanismes de renouvellement cellulaire ne se limitent pas uniquement à la régénération des tissus et organes. Ils sont également intrinsèquement liés à la croissance de l’organisme. Lors des phases de croissance, ces processus s’intensifient pour accompagner le développement global de l’individu, assurant ainsi une adaptation constante aux besoins changeants du corps.

En résumé, la division cellulaire et l’intervention des cellules souches indifférenciées représentent des facettes cruciales du renouvellement cellulaire, permettant à l’organisme de maintenir son intégrité structurelle et fonctionnelle tout en répondant aux exigences de croissance et de régénération.

Des durées de vie et de cycles de renouvellement variables

Le dynamisme du renouvellement cellulaire varie considérablement d’une cellule à une autre. Chaque type cellulaire possède une durée de vie spécifique, déterminée par ses fonctions et son rôle au sein du corps. Les scientifiques ont pu montrer que la plupart des cellules d’un corps humain ont moins de 10 ans. Les cellules intestinales et musculaires des côtes détiennent le record de longévité, atteignant les 15 ans.

Le fait qu’il y ait renouvellement cellulaire, n’empêche pas les processus du vieillissement, hélas. Ceux-ci restent très mystérieux et font l’objet de nombreuses théories et spéculations. On pense généralement que les cellules sont « programmées (apoptose) » pour ne pouvoir se diviser qu’un certain nombre de fois. Elles auraient donc une espèce de compteur interne enregistrant le nombre de copies effectuées et celles restant possibles. Certains ont avancé que ce compteur se situait sur les chromosomes, plus précisément à leurs extrémités.

Renouvellement cellulaire en rythmes différents

Chaque organe, chaque tissu, avec son rôle unique, possède son propre rythme au renouvellement cellulaire.

La peau, rempart précieux entre le corps et le monde extérieur, renouvelle ses cellules en un étonnant rythme d’une durée de 3 à 4 semaines. En comparaison, les globules rouges, véhicules essentiels de l’oxygène, accomplissent leur mission vitale pendant environ 120 jours. Et, encore plus long, les cellules hépatiques et pulmonaires peuvent vivre jusqu’à 400 – 500 jours.

À l’opposé, il existe des cycles de vie très courts, comme, par exemple, les cellules de la rétine qui ne subsistent que quelques jours, soulignant la nécessité d’une régénération rapide pour assurer une vision optimale. Ou encore les cellules qui tapissent la surface de l’intestin qui existent à peine pour 5 jours.

Les neurones, gardiens de nos expériences et de notre mémoire, sont intrinsèquement liés à notre âge. Les études confirment que nous avons l’âge de nos neurones, soulignant leur stabilité dans le temps.

Bien que le renouvellement cellulaire soit une constante, les processus de vieillissement demeurent des énigmes. L’idée que les cellules sont “programmées” pour une division limitée, appelée apoptose, suscite des spéculations et des théories diverses. Certains suggèrent l’existence d’un compteur interne, peut-être situé aux extrémités des chromosomes, enregistrant les divisions passées et anticipant celles à venir. Ces mystères du vieillissement continuent d’alimenter la curiosité scientifique, ouvrant la voie à des interrogations passionnantes sur la nature du temps et de la vie cellulaire.

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A chaque cellule spécialisée son propre cycle de vie

Comme on peut bien constater, notre organisme est un lieu complexe où chaque acteur cellulaire joue un rôle spécifique, évoluant à son propre rythme au fil du temps. Découvrons donc un peu les détails intéressants concernant le renouvellement cellulaire :

Cellule souche ostéochondrorétriculaire — Les cellules souches ostéochondrorétriculaires (en rouge) sont un type de cellule souche osseuse nouvellement identifié qui semble être vital pour le développement du squelette. La recherche sur ces cellules souches pourrait conduire à des traitements contre l’arthrose, l’ostéoporose et les fractures.

Cellules souches – Architectes de la régénération : elles ont un potentiel illimité, sont les architectes de la régénération cellulaire. Les cellules souches embryonnaires peuvent donner naissance à tous les types cellulaires du corps, tandis que les cellules souches adultes participent au renouvellement spécifique de certains tissus. Leur durée de vie est potentiellement infinie, faisant d’elles des acteurs clés de la médecine régénérative.
Cellules osseuses ou ostéocytes – Soutien structurel et renouvellement constant : elles assurent la régulation de la minéralisation et participent au renouvellement constant des os. Leur durée de vie peut varier de plusieurs années, contribuant à la stabilité et à la solidité du squelette.
Cellules de la moelle osseuse ou cellules souches hématopoïétiques – Nourrir le sang : elles sont les productrices des différentes cellules sanguines. Leur durée de vie est cruciale pour maintenir la production constante de globules rouges, blancs et plaquettes, essentiels à la circulation sanguine et à l’immunité. Elles produisent 200 milliards d’hématies (globules rouges), avec pour durée de vie 120 jours, 50 à 100 milliards de leucocytes (globules blancs), à durée de vie très variable selon le type de globules : de 2 à 3 jours pour les neutrophiles à plusieurs années pour les lymphocytes, et 100 milliards de thrombocytes (plaquettes), ayant une durée de vie de 7 à 10 jours.

Cellules musculaires (souris). Les cellules ont fusionné pour former des myotubes dotés de nombreux noyaux (colorés en bleu). Les cellules proviennent de cellules souches de muscles squelettiques de souris traitées avec un virus inoffensif qui les a fait briller en vert.

Cellules musculaires ou myocytes – Entre force et flexibilité : elles sont au cœur du mouvement corporel. Les cellules musculaires squelettiques, stimulées par des signaux nerveux, peuvent avoir une durée de vie de plusieurs années, tandis que les cellules musculaires lisses se renouvellent plus fréquemment pour maintenir la fonction des organes internes.

Cellules cardiaques ou cardiomyocytes – Palpitations du cœur : elles participent à un rythme incessant de contractions et de détentes pour maintenir la circulation sanguine. Leur durée de vie, bien que sujette à débat, est estimée entre 10 et 20 ans. Ces cellules jouent un rôle essentiel dans la pompe biologique qui propulse le sang à travers le corps.

Cellules nerveuses ou neurones – La sagesse et la complexité du système nerveux : les neurones, cellules du système nerveux, sont des gardiens de l’information et de la transmission des impulsions électriques. Leur durée de vie est souvent considérée comme quasi-permanente, sauf en cas de lésions ou de maladies neurodégénératives. Les neurones, avec leur capacité unique à former des connexions synaptiques, constituent la base de la mémoire et de la cognition.
Cellules du système immunitaire – Défense de l’organisme : les lymphocytes, une sorte de cellules du système immunitaire, ont une durée de vie variable. Certains, comme les lymphocytes T mémoire, peuvent persister pendant des années, assurant une mémoire immunitaire à long terme. D’autres, tels que les lymphocytes B, se renouvellent plus fréquemment pour répondre aux menaces actuelles.
Cellules du poumon ou pneumocytes – Pour la respiration : également appelées cellules alvéolaires ou cellules pulmonaires, elles tapissent l’épithélium des alvéoles pulmonaires. On distingue 2 types de pneumocytes : les petites cellules alvéolaires, dites pneumocytes de type I (90 – 95 % de tous les pneumocytes) qui ont comme fonction principale d’assurer les échanges gazeux entre l’organisme et son environnement, et les grandes cellules alvéolaires, dites pneumocytes de type II. Ces derniers sécrètent le surfactant pulmonaire qui a pour objectif de fluidifier le mucus et de faciliter les échanges gazeux en réduisant la tension de surface du mucus pulmonaire dans les alvéoles.
Cellules de l’œsophage ou épithéliales – Une hydratation perpétuelle : elles font parti du tissu conjonctif et accomplissent une tâche vitale en renouvelant leur présence chaque semaine. Leur rôle crucial consiste à humecter le conduit œsophagien, facilitant la descente des aliments vers l’estomac, où le processus de digestion prend son envol.
Cellules de la muqueuse gastrique ou cellules pariétales – Pour la digestion gastrique : elles sont présentes dans les glandes fundiques de la muqueuse gastrique (estomac). Les glandes fundiques sont exocrines et produisent la sécrétion à la surface interne de l’estomac : le liquide gastrique acide. Elles affichent une durée de vie jusqu’à une année. Ces cellules contribuent ainsi à la seconde phase de la digestion, jouant un rôle clé après le travail préliminaire de la salive.
Cellules du foie ou hépatocytes – Une vie longue et régénératrice : elles se renouvellent régulièrement, mais elles ont une durée de vie beaucoup plus longue que les globules rouges ou blancs. Elles peuvent vivre jusqu’à une année, et même jusqu’à 500 jours. Ainsi, une personne de 50 ans a pratiquement refait son foie une cinquantaine de fois. Évidemment, cela est vrai dans la mesure où ce foie n’a pas été intoxiqué par l’alcool, la drogue ou trop de sucres transformés en gras, responsables de « foie gras » dénommé scientifiquement « stéatose hépatique ». Le foie est capable de se régénérer. Autre exemple : Après une intervention chirurgicale enlevant jusqu’à 80 % de la masse hépatique totale (1500 grammes, soit 2 % du poids du corps), les 20 % restant sont capables de régénérer complètement et donc de reconstruire en 6 mois tout le foie à partir de ce qu’il en reste.
Cellules de l’intestin grêle ou entérocytes – Centrales d’absorption des nutriments : elles se régénérant dans un rythme très rapide, tous les 2 à 5 jours. Chaque minute, un million de cellules sont renouvelées. Ce phénomène de renouvellement s’appelle l’entéropoièse, mot copié de la formation des globules du sang dans la moelle osseuse, nommée hématopoïèse. Les entérocytes laissent passer, absorbent les micronutriments préparés par la digestion et fabriquent des immunoglobulines A, anticorps chargés de la protection de la muqueuse intestinale.
Cellules du côlon ou colonocytes (ou encore colocytes) – Entre renouvellement et fermentation : elles se renouvellent tous les 4 à 6 jours. La plupart des nutriments qui parviennent au côlon vont subir la fermentation bactérienne. Ce sont les bactéries du côlon qui utilisent les fibres des aliments incomplètement digérés comme source d’énergie. Les acides gras à chaînes courtes constituent le produit final du travail des bactéries.
Cellules adipeuses ou adipocytes – Entre stockage et hormonologie : elles stockent l’énergie sous forme de graisse et participent à la régulation hormonale. Leur durée de vie peut s’étendre de plusieurs années, contribuant au maintien de l’équilibre énergétique et métabolique.
Cellules rénales ou néphrons – Filtration et équilibre hydrique : elles participent à la filtration du sang et au maintien de l’équilibre hydrique. Leur durée de vie peut s’étendre sur plusieurs décennies, contribuant à la fonction rénale essentielle à l’élimination des déchets du corps.
Cellules pancréatiques ou bêta du pancréas – Régulation du glucose : elles sont responsables de la production d’insuline et jouent un rôle crucial dans la régulation du glucose sanguin. Leur durée de vie est encore un sujet de recherche, estimée à 5 – 8 ans. En effet, après une inflammation aiguë bénigne du pancréas, on observe une restitution ad integrum de sa structure démontrant la capacité de régénération. En mai 2013, une équipe de Harvard a démontré qu’une hormone était capable de stimuler les cellules dormantes du pancréas fabriquant l’insuline.

Cellules des glandes salivaires, infectées par le Covid-19 — *Cellules des glandes salivaires. Ici : infectées par le Covid-19*

Cellules des papilles de la langue ou papilles gustatives – Pour la perception des saveurs : elles offrent une expérience sensorielle renouvelée tous les 10 jours. Ces cellules sont responsables de la perception des saveurs, formant un lien essentiel entre nos sens et notre monde culinaire.
Cellules de l’odorat ou de l’olfaction – Pour la perception des odeurs : elles sont essentielles à notre perception des arômes et sont renouvelées tous les 3 mois. Leurs capacités olfactives ainsi rafraîchies contribuent à notre expérience sensorielle complexe du monde qui nous entoure.

Cellule Bâtonnets et cône de la rétine — Photorécepteurs de l’œil humain : bâtonnets et cônes de la rétine

Cellules de la rétine ou photorécepteurs de la rétine – Sensibles à la lumière permettant de voir : elles appartiennent à une membrane très fine de 0,5 mm d’épaisseur, constituée de différentes couches de cellules, dont les plus sensibles à la lumière ont des photorécepteurs. Les cellules de la rétine se renouvellent en moyen chaque 10 jours.

Cellule cutanée graisseuse — *Tissu de la peau, montrant des cellules cutanées colorées en bleu et des cellules adipeuses colorées en vert.*

Cellules de la peau ou cellules cutanées – Notre protection contre l’extérieur : l’épiderme comprend deux types de cellules, les kératinocytes et les mélanocytes. Les cellules de la peau ont une durée de vie de seulement 28 jours environ. Cependant, à mesure que nous vieillissons, ce processus ralentit et est affecté par d’autres facteurs externes tels que le froid, le vent, le stress, l’alimentation, les radicaux libres, l’oxydation cellulaire, la toxémie, la pollution et les produits qui dessèchent la peau.
Spermatozoïdes – Pas avant la puberté : les spermatozoïdes, issus de cellules souches spécialisées nommée spermatogonies, commencent leur périple après la puberté, traversant plusieurs stades de développement sur une période allant de 64 à 70 jours. La spermatogenèse, orchestrée par les cellules de Sertoli, donne naissance à des spermatozoïdes fonctionnels, participant au processus de reproduction (1500 spermatogonies par seconde).
Ovocytes – Présents dès la naissance : les ovaires, dès la naissance, contiennent un nombre déterminé d’ovocytes, plusieurs milliers et, ce qui est une découverte récente, les ovaires sont capables d’en produire de nouveaux. Dès la puberté, chaque mois, une dizaine d’ovocytes se développent pour aboutir à l’ovulation d’un seul, pouvant être fécondé par un spermatozoïde. Les autres disparaissent naturellement.

En somme, on peut constater que la diversité de nos cellules offre une perspective fascinante sur la complexité de notre biologie. Chaque type cellulaire, avec sa propre cadence de renouvellement, contribue à un équilibre subtil dans le fonctionnement global du corps.

De la brièveté des kératinocytes cutanées à la persistance quasi-permanente des neurones, chaque cellule inscrit son individualité dans le processus complexe du renouvellement cellulaire.

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