Biologie des Procaryotes et Spores

Les spores

• Les spores pénètrent dans les alvéoles et sont prises en charge par les macrophages.
• Les spores se multiplient à l'intérieur des macrophages, causant leur éclatement.
• L'éclatement des macrophages entraîne une insuffisance respiratoire importante.

Structure interne des procaryotes

• La structure interne des procaryotes est moins complexe que celle des cellules eucaryotes.
• Les procaryotes n'ont pas de compartiments membranaires internes ni de cytosquelette vrai.
• Le cytosol des procaryotes contient des ribosomes différents de ceux des eucaryotes.
• Certains procaryotes présentent une membrane plasmique fortement invaginée formant des replis
• Les enzymes fixées sur les replis assurent les fonctions métaboliques : respiration cellulaire et photosynthèse.
• Ces replis peuvent jouer un rôle dans la division cellulaire (mésosomes).

L'organisation du génome bactérien

• Le génome bactérien est généralement constitué d'une molécule d'ADN circulaire unique.
• La taille de l'ADN bactérien est de l'ordre du million de paires de bases (contre un milliard chez les eucaryotes).
• L'ADN bactérien est replié par des protéines, mais pas des histones (car les histones sont présentes chez les eucaryotes).
• L'ADN est localisé dans une zone du cytoplasme appelée nucléoïde.
• Les procaryotes possèdent souvent des petites molécules d'ADN circulaire : les plasmides.
• Les plasmides permettent aux bactéries de résister aux antibiotiques, métaboliser des nutriments, tolérer des métaux toxiques, produire des toxines, etc.
• L'information génétique des plasmides représente 1 à 5% de l'information chromosomique.
• Les plasmides se répliquent indépendamment du chromosome principal.
• La transmission des plasmides peut se faire de manière verticale (répartition aléatoire dans les cellules filles) ou horizontale (conjugaison).

Origine des cellules eucaryotes

• La théorie de l'endosymbiose en série propose qu'un ancêtre procaryote a évolué à partir de la fusion d'une bactérie et d'une archée.
• Cette cellule ancestrale aurait perdu sa paroi, et sa membrane plasmique se serait invaginée pour former le réseau membranaire interne caractéristique des cellules eucaryotes.

Les mélanosomes

• Les mélanosomes sont des organites apparentés aux lysosomes.
• Ils contiennent des hydrolases acides et peuvent fusionner avec la membrane plasmique.
• Les mélanosomes sont présents dans les mélanocytes et synthétisent la mélanine, un pigment protecteur contre les rayons UV.
• La mélanine colore les téguments chez les animaux.

Les vacuoles

• Les vacuoles pulsatiles expulsent l'excès d'eau chez les protistes unicellulaires d'eau douce.
• La vacuole centrale des cellules végétales matures est formée par la fusion de vésicules dérivées du réticulum endoplasmique et du Golgi.
• La vacuole centrale joue différents rôles : squelette hydrostatique, digestion, réserve de métabolites, détoxification.

La matrice extracellulaire (MEC)

• La MEC est un réseau complexe de macromolécules organiques présentes dans l'espace extracellulaire.
• La MEC est composée de protéoglycanes, de collagène et de glycoprotéines.
• Les protéoglycanes et le collagène confèrent à la MEC ses propriétés de résistance :
  • résistance à la compression (complexes de protéoglycanes)
  • résistance à la traction (fibres de collagène)
• La MEC est fixée à la membrane plasmique par des glycoprotéines appelées fibronectines.
• Les fibronectines relient la MEC aux intégrines, des protéines membranaires, qui sont également liées au cytosquelette.
• Les intégrines transmettent des signaux de l'extérieur vers le cytosquelette en interagissant avec les éléments de la MEC.

Le glycocalyx

• Le glycocalyx est un manteau cellulaire formé de chaînes glucidiques : glycolipides et glycoprotéines membranaires, ainsi que glycoprotéines et protéoglycanes de la MEC.
• Le glycocalyx crée un environnement riche en eau autour de la cellule, la protégeant des lésions mécaniques.
• Le glycocalyx confère l'identité cellulaire et favorise ou limite les interactions entre cellules.

Les parois végétales

• Les parois végétales assurent la protection et le soutien de la cellule.
• La paroi primaire est fine, extensible, mais pas élastique.
• Elle est élaborée dès la fin de la division cellulaire.
• La paroi secondaire est plus épaisse et est élaborée après la paroi primaire.

Le transport membranaire

• Le transport passif est la diffusion de solutés à travers une membrane sans dépense d'énergie.
• La diffusion simple dépend uniquement du nombre de solutés.
• La diffusion facilitée dépend du nombre de transporteurs et de leur vitesse de travail.
• Le potentiel membranaire est la différence de potentiel électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.
• L'intérieur de la cellule est négatif par rapport à l'extérieur.
• Le gradient électrochimique associe le gradient de concentration et le potentiel électrique.
• La diffusion facilitée nécessite un canal ou un transporteur.

Exemples de canaux et de transporteurs

• Les aquaporines sont des canaux qui facilitent la diffusion de l'eau à travers la membrane plasmique.
• Le transporteur du glucose permet la sortie du glucose des cellules épithéliales intestinales vers le liquide extracellulaire.

L'endocytose

• L'endocytose est le processus par lequel les cellules internalisent des substances du milieu extracellulaire.
• Il existe trois types d'endocytose : la phagocytose, la pinocytose et la macropinocytose.
• La phagocytose est l'internalisation de particules solides.
• La pinocytose est l'internalisation de fluides.
• La macropinocytose est l'internalisation de grands volumes de liquide.
• L'endocytose est un processus important pour l'absorption des nutriments, l'élimination des déchets et la signalisation cellulaire.