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Organisation cellulaire

Contrairement à ce que l'on pense, les
cellules ne sont pas toutes construites sur le même schéma. Bien sûr,
elles se ressemblent, elles sont toute constitué d'un cytoplasme entouré
d'une membrane, contiennent un génome à base d'ADN et les même règles
physiologiques peuvent dans la plupart des cas, s'appliquer à toutes.
Mais au delà de ces ressemblances, il existe des différences
fondamentales. Il ne s'agit pas de simples différences morphologique,
mais des architectures cellulaires fondamentalement différentes. Ces
différences permettent de différencier deux types de base d'organisation
cellulaires et trois grandes branches dans l'arbre généalogique de la
vie. Ces types sont disjoints, il n'y a aucun intermédiaires entre eux.
Les domaines du vivant

Les
scientifiques du passé avaient divisé le monde en 3 règnes : animal,
végetal et minéral. Cette description, basée sur ce qui était visible à
l'oeil nu était inexacte parce qu'elle oubliait tout un pan de la vie
tout en lui reliant le monde non-vivant. La découverte des cellules au
XVIIeme sciecle puis celle des organismes unicellulaires ne va pas
modifier cet état de chose; en se ba sur l'autotrophie et
l'hétérotrophie de ces organismes unicellulaires, ils seront répartis
entre végétaux et animaux. C'est ainsi que les bactéries sont classées
dans les végétaux.
En 1866, Haeckel estime que cette répartition est
inadaptée, il regroupe les unicellulaires dans un nouveau regne, les
protistes. La decouverte du microscope électronique au debut du sciecle
va permettre de découvrir la différence fondamentale entre les bactéries
et les autres cellules. Cela abouti en 1938 à la séparation du règne
des monères (ou procaryote) depuis les protistes par Copeland. En 1969,
Whittaker sépare les champignon des végétaux et crée le régne des
fongidés. 9 ans plus tard, avec Margulis, il effectue un ultime
remaniement de la classification en séparant les algues pluricellulaires
des végétaux et en les regroupant avec les protistes. L'ensemble est
renommé proctociste.
Dans les années 70, le monde vivant comportait
donc deux grands types cellulaires, les procaryotes et les eucaryotes,
le second ayant connu une évolution variée lui ayant permis de générer 4
régnes alors que les procaryotes semblaient moins diversifiés. Plus
récemment, les progrés de la biologie moléculaire vont permettre
d'effectuer une nouvelle découverte. Les procaryotes peuvent être
divisée en deux groupes cellulaires aussi fondamentalement différents
que le sont les bactéries des eucaryotes : les eubactéries et les
archéobactéries. Cette decouverte abouti à la proposition par Woese en
1990 d'une division du monde vivant en 3 domaines basés sur la structure
cellulaire: eubactéries, archéobactéries et eucaryotes.
Les eucaryotes

Les
Eucaryotes sont les cellules qui constituent tout l'environnement que
nous voyons, les plantes, les animaux et champignons ainsi que divers
espèces unicellulaires tels que les amibes ou les paramécies. Ils sont
caractérisées par la présence d'organites, sortes d'organes
intracellulaire. Parmi eux, un organite est toujours présent : le noyau,
qui contient l'information génétique de la cellule. Il est d'ailleurs à
l'origine du nom de ce type (eucaryote = vrai noyau en latin). La
structure génétique de ces cellules est constituée de plusieurs brins
linéaire d'ADN (les chromosomes) et par des gènes en "mosaique", c'est à
dire que les zones codantes du gène sont découpées en morceaux qui sont
séparés par des zones non codantes.
Les originalités des eucaryotes
ne se limitent pas à des considérations génétiques. Celles-ci sont
souvent de grande taille, ce qui les fragilise et diminue leur surface
d'échange avec le milieu extérieur. Mais surtout, elles vont développer
un cytosquelette, sorte de charpente intracellulaire mobile qui va
permettre à la fois de se rigidifier (et de compenser leur fragilité) et
de se déformer de façon contrôlée, phénomène qui est à l'origine du
mouvement des animaux, mais aussi des cellules phagocytaire et qui est
donc directement responsable de la grande variété des formes animales
qui existent.
Les procaryotes

Par opposition, les procaryotes
sont les cellules sans noyau. Ces cellules sont de petites tailles et
sans organites intracellulaires. Leur matériel est constitué d'un unique
chromosome circulaire et de divers morceaux d'ADN également circulaires
mais beaucoup plus petit et en nombres variables (meme entre les
individus d'une meme espèce, voire à des moments différents de la vie
d'un meme individu) , les plasmides. En effet, alors que le chromosome
se duplique de façon synchronisée avec la division cellulaire, les
plasmides se repliquent de façon indépendante et sont répartis au hasard
entre les deux cellules filles lors d'une division. De plus, certains
plasmides ont la capacité de s'intégrer provisoirement au chromosome.
Enfin, ces cellules ne contiennent pas de cytosquelette. Elles sont en
général rigidifiées par un revetement externe et sont indeformables sauf
chez les plus petites espèces). La structure des gènes différe
également de ceux des eucaryotes, chez les procaryotes, ils sont
continus et plusieurs d'entre eux sont regroupés au sein d'un meme
ensemble fonctionnel, l'operon.
Eubactéries et archéobactéries

Pendant
longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la découverte
en 1990 d'un type cellulaire nouveau, de toute évidence procaryote,
mais qui ne sont pas des bactéries. Les bactéries ont donc été renommées
eubactéries (vrai bactéries) et ce nouveau type cellulaire
archéobactérie. Ces dernières partagent avec les eubactéries la
possession d'un chromosome circulaire unique et l'absence de
cytosquelette. Mais elles comportent aussi des caractères eucaoryotes
tels que les gènes en mosaique et une structure génétique semblable. Ces
caractèristiques intermédiaires les ont fait considerer comme les
ancetres des deux groupes. Toutefois, elles disposent de particularités
originales, leur membrane notamment est constitituée de lipides
retrouvés nulle part ailleurs dans le monde vivant. La principale
caractéristique des archeobactéries, à l'origine de leur popularité, est
leur capacité a survivre dans les milieux extrèmes : eaux trés acides
(pH < 1) ou très salées (mer morte) ou très chaude ( > 120°C) ou
très froides ( < 0°C), bien que la plupart d'entre elles vivent dans
des milieu plus cléments.
Les procaryotes

Morphologie des prokaryotes

Aspect général des procaryotes

Selon
leur aspect les bactéries peuvent être regroupées en plusieurs
catégories. Ces catégories sont purement descriptives et ont peu à voir
avec la phylogénie de ce groupe.
Les cocci

Les cocci sont des
bactéries rondes. Ces bactéries peuvent vivre de façon isolée mais elles
sont en général regroupées en structures pseudo-pluricellulaires. A
chaque division, les cellules filles restent collées. Selon les cas, on
peut obtenir trois types de structures :
Les diplocoques : les cellules sont regroupées deux par deux.
Les streptocoques : les cellules forment une chaine linéaire.
Les staphylocoques : les cellules forment une petite grappe.
Les bacilles

Les
bacilles sont des bactéries allongées. Elles vivent en général
solitaires mais peuvent à l'occasion se regrouper en structure
pseudo-pluricellulaires. Par leur morphologie on distingue deux groupes :
Les bacilles sont des cellules allongées droites.
Les vibrions sont des cellules incurvées.
Les spirilles

Les spirilles sont les plus étranges des bactéries. Elles ont en effet une forme hélicoidale.

Structure interne des procaryotes

Les membranes

Les bactéries possèdent toutes une membrane plasmique qui les entoure qui est constituée comme toutes les membranes biologiques
d'une
bicouche lipidique. Elles ne possèdent cependant pas de membranes
intra-cytoplasmiques comme les eucaryotes et les fonctions dévolues à
ces dernières sont toutes assumées par la membrane plasmique : membranes
nucléaire, du réticulum et même des organites.
La membrane plasmique
est entourée d'une paroi pectocellulosique, perméable mais néanmoins
très rigide qui lui permet de résister à des pressions osmotiques du
cytoplasme très élevée, supérieure à 5 atmosphères, sans exploser.
Certaines
bactéries possèdent une seconde biomembrane qui entoure la paroi. Cette
membrane permet de distinguer les bactéries Gram - (du nom du
biologiste qui a mis le test au point) qui la possède des Gram + qui ne
l'ont pas. Cette biomembrane est constituée comme la membrane plasmique
d'une bicouche lipidique, mais les acides gras et les protéines
constitutives en sont très différentes.
Le matériel génétique

Le
matériel génétique est constitué d'un unique chromosome circulaire qui
baigne dans le cytoplasme. Il est replié en longues boucles dont la base
est reliée à un ensemble protéique, le core. Ce dernier est lui même
fixé à la membrane plasmique et empêche donc l'ADN de se déplacer
librement dans le cytoplasme.
La duplication du chromosome est reliée
à la multiplication cellulaire, c'est à dire qu'il ne se duplique que
quand la cellule se divise et inversement. Dans les deux cellules
filles, le chromosome est identique.
A côté de ce chromosome, il
existe de petits éléments d'ADN circulaire en nombres variables : les
plasmides. Contrairement au chromosome, ces plasmides ne sont pas
indispensables à la vie de la cellule. Ils portent toutefois quelques
gènes intéress, comme une résistance aux antibiotiques. Ils peuvent
aussi dans certains cas s'integrer de façon réversible au chromosome.
La
multiplication des plasmides est indépendante de celle de la cellule et
du chromosome. Ils peuvent se dupliquer sans division cellulaire et en
cas de division ils sont répartis au hasard entre les deux cellules
filles.
Le cytoplasme

Le cytoplasme des bactéries remplit
toutes les fonctions remplies par le cytoplasme des eucaryotes, mais
aussi par le nucléoplasme (milieu intranucléaire) ou le stroma des
organites. Comme chez les eucaryotes, les principales réactions du
métabolisme et la synthèse des protéines intracellulaire s'y déroulent.
Mais il assure aussi la duplication de l'ADN et la synthèse d'ARN
(fonctions du noyau), la synthèse des protéines extracellulaires
(fonction du réticulum endoplasmique granuleux), la respiration
(fonction des mitochondries), la photosynthèse (fonction des
chloroplastes), etc...
Ce mélange des fonctions dans un seul endroit
fait que des évènements disjoints dans le temps et l'espace chez les
eucaryotes sont simultanée chez les procaryotes. Il en est ainsi de la
synthèse des protéine qui débute alors même que la synthèse de l'ARN
messager correspondant n'est pas encore totalement terminée

الموضوع الأصلي : محاضرات لسنة اولى بيولوجي lmd المصدر : منتدى تكنولوجيا العين الذهبية

عزي إيماني ; توقيع العضو