Cellule procaryote : Schéma, caractéristiques et fonctions

Une cellule procaryote est l'unité fonctionnelle fondamentale des êtres vivants unicellulaires, comme le sont les archées et les bactéries.

La cellule procaryote se distingue des autres types de cellules car elle est dépourvue d'un noyau qui regroupe tout son matériel génétique. En fait, le mot "procaryote" signifie avant le noyau. D'autre part, elle est particulière car elle possède une paroi cellulaire, ce que les autres cellules n'ont pas.

Elle diffère également des autres cellules car elle ne possède pas d'organites internes délimités par une membrane. Nous verrons plus en détails sa structure ultérieurement.

Formes des cellules procaryotes

Les organismes unicellulaires peuvent être soit solitaires ou soit en colonies. Elles peuvent également avoir une grande variété de formes. Pour exemple, en ce qui concerne les bactéries, il peut y avoir :

• Bacilles : elles ont des formes allongées. Elles peuvent s'aligner en rang, qu'on appelle streptobacillus, ou se poser les unes contre les autres, ce qu'on appelle une palissade. Si elles sont solitaires, on les appelle simplement bacilles.
• Cocci : elles ont une forme sphérique. Lorsqu'elles sont en chaîne, on les appelle streptocoques, diplocoques si elles sont par deux, tétrades par quatre, ou staphylocoques s'il s'agit de cocci multiples regroupés. Si elles sont toute seule, on les appelle cocci.
• Coccobacilles : ce sont celles qui ont une forme entre bacille et coccus.
• Formes spéciales : certaines bactéries ne rentrent pas dans ces formes. Par exemple, les spirochaetes sont celles qui sont enroulées, les filaments si elles ressemblent à des fils allongés, ou vibrios lorsqu'elles ont la forme d'une virgule ondulée.

Les archées ont des formes plus variées que les bactéries. Outre le fait qu'elles peuvent être des spirilles, des spirochètes, des cocci ou des bacilles, elles peuvent aussi être.. :

• Lobulée
• En forme d'assiette
• Irrégulière

Enfin, les cellules procaryotes sont microscopiques et elle ne mesure qu'entre 0,1 à 10 micromètres.

La cellule procaryote a de multiples fonctions à remplir pour se maintenir en vie. Ces fonctions sont accomplies grâce aux parties qui la composent et, bien que ce soient des cellules simples, elles suivent des mécanismes complexes.

Voyons le schéma d'une cellule procaryote afin d'en apprendre plus à leur sujet.

• Paroi cellulaire : la cellule se délimite de son environnement et est soutenue par cette paroi cellulaire. Cette dernière, selon le type de cellule procaryote (archée ou bactérie) est composée de peptidoglycane, de polysaccharides ou de glycoprotéines.
• Membrane plasmique : sous la paroi cellulaire se trouve la membrane plasmique constituée de phospholipides.
• Mésosomes : cette membrane plasmique peut avoir des plis pour augmenter sa surface et son efficacité.
• Glycocalyx : comme protection supplémentaire, certaines cellules procaryotes peuvent avoir une capsule imperméable qui les protège contre des conditions environnementales extrêmes, comme la dessiccation. Il permet également de s'attacher facilement aux hôtes. Il n'est pas toujours présent. Lorsqu'il est étroitement attaché à la paroi cellulaire, il est appelé capsule, et lorsqu'il est diffus, caractérisé par une couche visqueuse, c'est ce qu'on appelle un Glycocalyx non organisé.
• Nucléoïde : Le matériel génétique sous forme d'ADN se trouve libre dans le cytoplasme, dans un amas situé à l'un des pôles, appelé nucléoïde.
• Plasmide : petits fragments circulaires ou chromosomes d'ADN supplémentaires, utilisés pour la reproduction sexuée de type conjugaison bactérienne, dont nous parlerons plus tard.
• Cytoplasme : milieu dans lequel sont disposés tous les éléments contenus dans la cellule. Il est fluide et ne possède pas de cytosquelette.
• Ribosomes : ils sont constitués d'ARN et de protéines.
• Corps d'inclusion : servent à stocker les nutriments en réserve.
• Thylakoïdes : ils ne sont pas présents dans toutes les cellules procaryotes. On les trouve uniquement dans les cyanobactéries photosynthétiques. Les thylakoïdes possèdent des pigments avec lesquels ils captent et transforment l'énergie solaire pour produire de l'énergie métabolique.
• Organelles adaptatives ou appendices : il s'agit d'organelles accessoires qui servent aux cellules pour obtenir un avantage sur leur environnement. Il peut s'agir de pili sexuels pour le transfert d'informations génétiques d'une cellule à l'autre, de flagelles pour le déplacement, ou de fimbriae qui sont des poils ressemblant à des cheveux et utiles pour se fixer aux surfaces de l'hôte.

Maintenant que vous connaissez tous les organites et les parties qui composent la cellule procaryote, nous pouvons aborder ses fonctions. La principale fonction de chaque cellule est de se maintenir en vie, ce qui signifie qu'elle peut se reproduire, se nourrir, croître et réagir à son environnement.

Voyons en détail quelles sont les fonctions de la cellule procaryote :

• Transcription et traduction : afin de synthétiser les protéines, l'ARN messager sera transcrit puis traduit par les ribosomes. Ces deux processus sont nécessaires à l'expression de l'information génétique codée.
• Échanger des substances avec l'environnement : ceci est possible grâce à la membrane plasmique.
• Obtention d'énergie : afin d'obtenir l'énergie nécessaire à la réalisation de tous leurs processus internes, les cellules procaryotes respirent par le biais de réactions biochimiques
• Alimentation : elle s'effectue par des processus métaboliques qui permettent l'obtention des nutriments. En raison de la grande diversité des habitats qu'ils peuvent avoir, le métabolisme des procaryotes est très varié. Pour exemple, on peut vous parler des organismes autotrophes, qui utilisent le dioxyde de carbone atmosphérique pour produire leur énergie. Dans ce cas, ils produisent leur propre carbone. D'autre part, on peut aussi mentionner les organismes hétérotrophes, qui doivent obtenir du carbone de l'extérieur.

Ces organismes sont divisés en plusieurs catégories :

• Organotrophes : ils utilisent des composés organiques, comme le carbone, pour obtenir leur énergie.
• Photototrophes : utilisent l'énergie solaire pour produire leur énergie.
• Photosynthétique : contrairement aux phototrophes, ces organismes produisent de l'oxygène comme sous-produit de l'utilisation de la lumière du soleil pour produire de l'énergie.
• Lithotrophes : pour produire de l'énergie, ils utilisent des matières inorganiques, comme l'ammoniac, les nitrites ou le soufre.
• Myotrophes : ce sont ceux qui peuvent combiner un métabolisme phototrophique avec un autre type de métabolisme, ce qui leur permet de s'adapter à l'énergie disponible.

La reproduction de la cellule procaryote peut se faire de nombreuses manières différentes. Voyons les :

Fission binaire

La cellule procaryote, qu'il s'agisse d'archées ou de bactéries, se divise principalement par fission binaire, qui est un type de reproduction asexuée. Dans ce cas, la cellule initiale se divise pour former deux nouvelles cellules qui seront absolument égales à la cellule initiale. Ensuite, ces nouvelles cellules se diviseront à nouveau et ainsi de suite.

Gemmation ou bourgeonnement

La gemmation est aussi une de leur manière de se reproduire. C'est un autre type de reproduction asexuée dans lequel des bourgeons se forment et finissent par se séparer, formant une nouvelle cellule fille.

Conjugaison bactérienne

Nous avons déjà parlé des pili sexuels. Il s'agit d'une structure présente chez certaines bactéries qui sert à échanger des informations génétiques. Ce phénomène, appelé conjugaison bactérienne, est une forme de reproduction sexuée très utile pour échanger des informations génétiques et mieux réagir à l'environnement.

Cette reproduction se produit lorsqu'une bactérie donneuse se connecte à une bactérie réceptrice par l'intermédiaire des pili et qu'une partie du plasmide, qui est l'ADN indépendant de l'ADN chromosomique, est transférée.

Les cellules procaryotes permettent à certains organismes de remplir leurs fonctions, mais quels les types de cellules procaryotes qui existent ? C'est bien ce que nous allons voir de suite.

Le règne des monères regroupe les organismes à cellules procaryotes, c'est-à-dire les bactéries et les archées. D'autres classifications peuvent utiliser le superroyaume ou empire Prokaryota pour désigner également les bactéries procaryotes et les archées.

Voyons toutes les caractéristiques qui définissent les deux groupes de types de cellules procaryotes :

Bactéries

Outre les caractéristiques susmentionnées de la cellule procaryote, telles que leur unicellularité et la présence d'une paroi cellulaire en peptidoglycane, les bactéries peuvent être pathogènes, mais elles peuvent également faire partie du biote d'organismes sains, où elles contribuent à la réalisation de certains processus physiologiques. Leur métabolisme peut être de différents types.

Domaine Archaea

Les archées sont des cellules primitives qui sont adaptées pour survivre dans les conditions extrêmes qui existaient aux temps primordiaux. À cette époque, il n'y avait pas encore d'atmosphère avec de l'oxygène, et ils ont réussi à s'adapter à cela.

Il y avait également des températures très élevées, comme par exemple dans les cheminées hydrothermales autrefois abondantes qui relient le noyau terrestre. Ils peuvent habiter d'autres endroits moins extrêmes, comme les océans ou dans la terre.

Leur métabolisme est chimioautotrophe et c'est ce qui les sépare fondamentalement des bactéries car, d'un point de vue métabolique, les archées sont plus proches des eucaryotes. En outre, les séquences d'ADN et d'ARN sont plus similaires aux qu'aux procaryotes.

Une autre différence importante avec les bactéries est que leur paroi cellulaire est constituée de polysaccharides, de glycoprotéines ou de pseudopeptidoglycane.

Voici quelques exemples de cellules procaryotes :

• Escherichia coli : c'est la bactérie la plus populaire et elle constitue un élément important du biote intestinal car elle y fabrique des vitamines K et B et elle permet une bonne digestion. Cependant, certaines souches peuvent être pathogènes et provoquer des diarrhées.
• Halobacterium salinarum : c'est une archée qui se développe dans les environnements marins ou les lacs hypersalins. Lorsqu'elle est abondante, l'eau peut devenir violette ou rouge.

Les cellules procaryotes sont extrêmement importantes car elles sont l'origine de la vie ainsi que de la grande variété d'organismes que nous connaissons aujourd'hui.

Ces cellules ont été les premières à exister et, à partir d'elles, deux groupes se sont formés, les archées et les bactéries. Au fil du temps, les cellules eucaryotes, comme la cellule animale, se sont développées à partir de ces groupes.

D'autre part, les cellules procaryotes ont aussi permis le développement de la race humaine. Les bactéries sont utilisées depuis l'Antiquité pour la production de denrées alimentaires telles que le yaourt, le vin et le fromage. Ces derniers temps, elles ont commencé à être introduites dans la technologie. Par exemple, comme les archées peuvent supporter des températures extrêmes, elles peuvent être introduites dans les processus industriels grâce à leurs enzymes thermostables.

Elles ont été utilisées pour l'extraction du pétrole, le traitement des eaux usées, la production de solvants, et même en médecine pour la mise au point d'antibiotiques.

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