Comment construire des modèles de cellules animales et végétales en 3D

Coécrit par Bess Ruff, MA

Il arrive un moment ou un autre où tout élève de lycée doit apprendre la structure des cellules en cours de biologie. Vous l'avez peut-être abordée récemment en cours et vous avez appris quels sont les différents organites qui composent une cellule animale ou végétale. Si vous avez décidé de prouver vos connaissances en la matière en fabriquant un modèle en 3D de la cellule et de sa structure (ou si c'est un devoir demandé par votre professeur), cet article peut vous guider à travers les différentes étapes.

Méthode 1

Méthode 1 sur 3:
Faire les plans de son modèle

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Comprenez ce que sont les cellules. Si vous voulez fabriquer un modèle en 3D précis, vous devez comprendre quels sont les organites primaires (les composants de la cellule, c'est-à-dire les organes de la cellule), la relation qu'ils entretiennent ensemble et les différences entre une cellule végétale et une cellule animale.
- Vous devez connaitre les différents organites si vous voulez les modéliser. Encore plus important, vous devez comprendre leurs formes. Les couleurs attribuées aux différents composants des cellules dans les livres de biologie ne sont utilisées que pour créer un contraste et en règle générale elles ne correspondent pas aux couleurs réelles, c'est pourquoi vous pouvez être plus créatif dans ce domaine. Mais vous devez respecter les formes pour pouvoir les modéliser.
- Il est aussi important de savoir comment les différentes structures de la cellule agissent les unes sur les autres. Par exemple, le réticulum endoplasmique est toujours localisé près du noyau, car il traite les protéines utilisées dans la réplication de l'ADN. Vous devez comprendre ce fait lorsque vous créez le modèle ^{[1]
  X
  Source fiable
  Nature
  Aller sur la page de la source}.
- Connaissez les différences entre la cellule animale et la cellule végétale. Il est important de savoir que les cellules végétales ont une paroi extérieure composée de cellulose, qu'elles contiennent de larges vacuoles (une membrane constituée d'un assemblage d'eau et d'enzymes) et qu'elles possèdent des chloroplastes (des parties de la cellule qui transforment la lumière du soleil en énergie utilisable ^{[2]
  X
  Source de recherche}).
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Développez un concept pour votre modèle. Voulez-vous un modèle transparent avec les composants de la cellule qui flottent dans un matériau transparent ou préférez-vous un modèle en coupe, comme si vous aviez découpé une cellule en deux tout en gardant tous les organites pour lui donner une apparence en trois dimensions ? Vous trouverez les instructions pour construire ces deux types de modèles dans cet article, mais voici ce que vous devez savoir en bref :
- la première option est une représentation complètement tridimensionnelle de la cellule, avec tous les organites suspendus dans de la gélatine transparente,
- la deuxième option consiste en des matériaux plastiques pour construire un modèle en coupe qui montre une section de cellule pour faciliter la reconnaissance de ses éléments.
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Pensez aux matériaux que vous voulez utiliser. Il est évident que les matériaux que vous allez utiliser varient selon le type de modèle que vous avez décidé de construire.
- Il est plus facile de travailler avec des matériaux qui ont déjà vaguement la même forme que l'objet que vous modélisez, c'est-à-dire plus ou moins rond pour le noyau d'une cellule.
- Bien sûr, de nombreux organites ont une forme tellement bizarre qu'il est impossible de trouver quelque chose qui a exactement la même forme. Dans ce cas-là, vous devez penser à des matériaux flexibles qui pourront prendre l'apparence que vous voulez leur donner.
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Soyez créatif. Voulez-vous créer un modèle en 3D qui se mange ? Quelles couleurs voulez-vous utiliser pour les différents organites ? N'oubliez jamais les éléments vitaux que vous devez représenter pour votre projet, mais la forme de votre modèle ne devrait jamais limiter le style que vous lui donnez.

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Méthode 2

Méthode 2 sur 3:
Utiliser de la gélatine

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Trouvez les matériaux nécessaires pour fabriquer les différentes parties de la cellule. Vous fabriquerez les différentes parties de votre cellule en vous servant des aliments et d'ustensiles de cuisine. C'est vous qui décidez quels matériaux utiliser, mais voici quelques idées.
- Utilisez de la gélatine claire pour le cytoplasme. Si vous cherchez à donner un air authentique à votre cellule, la gélatine sans arôme devrait avoir votre préférence. Si vous voulez fabriquer une cellule qui se mange, choisissez une sorte de gélatine suffisamment claire pour ne pas cacher les éléments que vous mettrez dedans.
- Pour le noyau, le nucléole et la membrane nucléaire : achetez un fruit à noyau, par exemple une prune ou une pêche. Le noyau sera le nucléole, le fruit sera le noyau de la cellule et la peau du fruit sera la membrane nucléaire (si votre professeur ne s'attend pas à ce niveau de complexité, choisissez simplement un aliment rond).
- Puisque les centrosomes sont censés posséder des pointes, essayez d'enfoncer des bouts de cure-dents dans une boule de chewing-gum ou un autre aliment caoutchouteux.
- Modélisez l'appareil de Golgi en utilisant des morceaux de carton, de gaufre, de biscuits apéritifs, de tranches de bananes ou un gâteau aux fruits roulé et replié comme un accordéon.
- Pour les lysosomes, utilisez des petits bonbons ou des pépites de chocolat.
- Les mitochondries sont plutôt ovales, essayez d'utiliser des haricots de Lima ou certains types de noix non décortiquées.
- Pour les ribosomes, il faudra quelque chose de petit. Essayez des confettis en chocolat ou des grains de poivre.
- Le réticulum endoplasmique rugueux ressemble à l'appareil de Golgi, car sa structure est plate et pliée en plusieurs sections regroupées ensemble, mais à la différence de l'appareil de Golgi, il a une surface qui a l'air plus rugueuse. Essayez d'utiliser des matériaux similaires, mais trouvez une façon de coller quelque chose de rugueux ou de texturé par-dessus (peut-être des confettis en chocolat) pour pouvoir faire la différence entre les deux.
- Le réticulum endoplasmique lisse ressemble plutôt à une série de tubes interconnectés emmêlés et de taille différente. Pour cela, il faudra quelque chose de sinueux et de lisse. Utilisez des spaghettis cuits, des bonbons filamenteux ou des Carambars étirés.
- La vacuole : pour une cellule animale, utilisez des boules de chewing-gum de taille moyenne, l'idéal serait d'avoir des couleurs unies plutôt transparentes (après tout, ce ne sont que des poches d'eau et d'enzymes). Les vacuoles des cellules végétales sont beaucoup plus grandes. Si vous voulez vraiment faire dans le détail, vous pourriez préparer plus tôt de la gélatine (peut-être même en la concentrant plus pour qu'elle devienne plus dure) avant d'essayer de l'insérer dans votre modèle de cellule végétale.
- Les microtubules peuvent être modélisés avec de petits morceaux de spaghettis non cuits ou selon la taille de votre projet avec des pailles.
- Pour les chloroplastes (uniquement pour cellules végétales), utilisez des petits pois, des Dragibus verts ou des haricots verts coupés en deux. Mettez quelque chose de vert.
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Procurez-vous un moule pour la gélatine. Vous aurez besoin d'un moule pour fabriquer votre cellule, mais vous devez d'abord décider le type de cellules que vous allez fabriquer. Les cellules animales et végétales ont des formes différentes et vont nécessiter des moules différents.
- Si vous fabriquez une cellule végétale, la première chose dont vous avez besoin est un plat à four rectangulaire, de préférence en porcelaine. Le plat sera le mur cellulaire et la membrane cellulaire de votre modèle.
- Si vous faites une cellule animale, il vous faudra un plat à four rond ou ovale, comme une cocotte. Ce plat représentera votre membrane cellulaire, mais plus tard vous pourrez retirer le modèle de votre cellule du plat et le recouvrir de cellophane que vous pourrez appeler la membrane cellulaire.
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Préparez la gélatine. Cuisinez la gélatine en suivant les instructions sur l'emballage, en général, vous devez faire bouillir de l'eau dans une casserole avant d'y incorporer la gélatine. Versez délicatement le liquide chaud dans la cocotte ou le plat. Mettez-le au réfrigérateur et laissez reposer pendant une heure ou jusqu'à ce que la gélatine se soit presque solidifiée, mais n'attendez pas qu'elle ait complètement figé, car vous voulez que la gélatine se reforme ou se solidifie autour des éléments représentants les organites que vous allez y insérer.
- Si vous ne pouvez pas trouver de gélatine complètement transparente, achetez la gélatine avec la couleur la plus claire possible, comme de la gélatine orange ou jaune. Vous pouvez aussi préparer votre propre gélatine.
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Ajoutez les éléments de votre cellule (les organites). Commencez à insérer les organites dans la gélatine. Voilà comment vous pourriez arranger ces éléments :
- mettez le noyau près du milieu (à moins que vous ne modélisiez une cellule végétale),
- placez le centrosome à côté du nucléole,
- placez le réticulum endoplasmique lisse à proximité du nucléole,
- placez l'appareil de Golgi à proximité du nucléole (mais plus éloigné de celui-ci que le réticulum endoplasmique),
- ajoutez le réticulum endoplasmique rugueux de l’autre côté du réticulum endoplasmique lisse (loin du noyau),
- disposez le reste comme bon vous semble en fonction de la place disponible. Essayez de ne pas trop surcharger l'espace. Dans une vraie cellule, il existe des structures qui flottent librement dans le cytoplasme. Elles peuvent se retrouver n'importe où dans la cellule.
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Remettez votre modèle dans le réfrigérateur. Laissez figer la gélatine pendant encore au moins une heure ou deux jusqu'à ce qu'elle soit complètement solidifiée.
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Faites la liste de tous les éléments. Après avoir disposé tous les organites, dressez une liste pour désigner l'ingrédient qui correspond à chaque élément (par exemple : gélatine = cytoplasme, réglisse = réticulum endoplasmique rugueux, etc.). Vous devrez probablement plus tard détailler à d'autres personnes les différentes parties qui composent votre cellule.

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Méthode 3

Méthode 3 sur 3:
Employer des matériaux en plastique

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Procurez-vous les matériaux. Voici plusieurs options.
- Vous pouvez utiliser une base de cellule en polystyrène expansé. Les magasins d'arts plastiques vendront des boules de polystyrène expansé (si vous fabriquez une cellule animale) de la taille d'un ballon de basketball ou du polystyrène expansé sous forme de rectangle (si vous fabriquez une cellule végétale).
- Vous pouvez utiliser du carton pour fabriquer un grand nombre de structures cellulaires, par exemple l'appareil de Golgi ou le réticulum endoplasmique rugueux.
- Vous pouvez utiliser des pailles ou de petits tuyaux pour créer les structures en forme de tube. Vous pouvez fabriquer les microtubules avec des pailles et le réticulum endoplasmique rugueux avec des tuyaux souples.
- Utilisez des perles de différentes tailles pour les autres structures cellulaires, par exemple les mitochondries ou les chloroplastes. Essayez de garder une échelle appropriée et proportionnée pour tous les éléments de votre cellule.
- Vous pouvez utiliser de la glaise pour créer toute structure qui serait trop difficile à répliquer en utilisant des matériaux préexistants.
- Vous pouvez utiliser de la peinture pour remplir le cytoplasme et le différencier de l'extérieur de la cellule. Vous pouvez aussi peindre les structures en glaise que vous avez modelées.
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Découpez un quart de la base en polystyrène expansé. Mesurez la base et repérez par des points la moitié de la longueur d'un côté. Tracez des lignes pour repérer la partie à découper. Utilisez ensuite un cutter ou tout ustensile similaire pour découper et retirer un quart de la base.
- Pour la cellule végétale, procédez en traçant la ligne du milieu sur deux côtés contigus et continuez de tracer la ligne tout autour de la base.
- Pour la cellule végétale, tracez une ligne comme si vous traciez l'équateur de la sphère et une autre comme si c'était un méridien.
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Peignez la base. Peignez l'intérieur du quart que vous venez de découper pour que les éléments de la cellule ressortent. Vous pouvez aussi peindre l'extérieur d'une couleur différente pour contraster avec le cytoplasme.
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Fabriquez les éléments de la cellule. Fabriquez-les à partir des éléments listés plus haut.
- La partie la plus difficile de ce processus sera de modeler certaines parties avec de la glaise. Gardez ces structures les plus simples possible tout en respectant la structure de base que vous modélisez. Il pourrait être mieux de ne créer que les structures les plus simples avec de la glaise et créer les parties plus complexes, par exemple le réticulum endoplasmique lisse, avec des tubes ou tout autre matériau.
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Ajoutez les éléments de la cellule. Ajoutez les éléments à la base de votre cellule (en polystyrène expansé). Vous pouvez le faire en utilisant de la colle chaude, de la colle forte, des cure-dents, des aiguilles, des agrafes ou toute autre méthode de votre choix. Dans certains cas, il vous faudra littéralement creuser ou sculpter le polystyrène expansé pour que les éléments de la cellule y soient bien ajustés.
- Vous pouvez créer l'appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique rugueux en utilisant du carton. Dans ce cas-là, faites des encoches dans le polystyrène expansé et introduisez-y des morceaux de carton pour former la structure en accordéon de cet élément.
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Préparez un tableau ou des étiquettes pour définir chaque élément. Une fois que vous avez installé les éléments de votre cellule, dressez une liste des matériaux utilisés et de l'élément auquel chacun correspond. Plus tard, vous devrez surement expliquer les différentes parties de la cellule.

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Conseils

Il vous sera plus facile de monter la cellule si vous vous faites aider d'un ami ou d'un parent.
Assurez-vous que la gélatine a suffisamment de temps pour solidifier une fois que vous y avez ajouté les organites. Essayez de la laisser au réfrigérateur pendant toute la nuit.
Faites très attention en sortant le modèle du réfrigérateur.