La cellule procaryote

Chapitre 1 : La cellule procaryote, structures et fonctions.

L’examen superficiel montre que les bactéries constituent un des groupes les plus importants quelque soit le critère considéré.

Elles sont importantes d’un point de vue quantitatif : si on prend un sol il peut y avoir 108 à 1011 bactéries par grain de sol.

La concentration (quantité) en carbone représentée par les bactéries est largement supérieure à la concentration en carbone représentée par tous les êtres vivants.

L’homme par son action peut modifier son environnement, mais les modifications les plus importantes d’un environnement sont celles dues à l’activité bactérienne.

L’utilisation des μ-organismes a permis les plus grands progrès dans les domaines de la recherche.

1. La taille, la formes et l’arrangement.

Planche 2 : structure d’une cellule bactérienne.

C’est un schéma d’une cellule vue au microscope, il montre différentes structures. On ne voit pas le noyau, mais une zone centrale avec le chromosome bactérien, il n’y a pas de mitochondrie, ni de chloroplaste.

1. La forme.

Quand on regarde les bactéries, on constate globalement que les bactéries possèdent deux formes majoritaires : sphérique (coque) et bâtonnet (bacille).

Il existe d’autres formes qui ne sont ni coque ni bacille.

• Coques.

Pour certaines, elles sont isolées ou associées par deux, on dit diplocoque.

Exemples : les pneumocoques responsables d’infections pulmonaires. Les méningocoques responsables des méningites les plus dangereuses.

On peut trouver des bactéries qui continuent à se diviser sans pour autant se séparer, cela donne des coques en chainette appelée streptocoque.

Exemples : streptococcus lactis que l’on utilise dans la formation du yaourt. Les entérocoques que l’on trouve au niveau du tube digestif et qui peuvent être à l’origine de gastro entérite.

Il existe aussi des coques en amas appelées staphylocoque.

Exemples : staphylococcus aureus (doré) responsable de maladies nosocomiales et résistante à de nombreux antibiotiques.

On peut trouver des coques en tétrade ou des carrés à huit coques.

• Bacilles.

On trouve des diplobacilles, des bacilles en chainette, des enchainements en palissade.

En plus des formes principales, on trouve des formes plus originales mais minoritaires :  

• Bacilles sous forme de virgule.

Exemple : vibrio cholerae responsable du choléra.

• Spirilles
• Spirochètes que l’on trouve dans les milieux vaseux.
• Bactérie pédonculée qui permet aux bactéries de se fixer à une surface ou sur une autre bactérie pour former un biofilm.
• Bactérie filamenteuse que l’on retrouve dans les sols.

Remarque : en plus des formes décrites il existe des bactéries dites pléomorphes (plusieurs formes) c'est à dire que leur forme varie en fonction du milieu. Il existe des bactéries qui n’ont pas de paroi externe et qui peuvent donc se déformer.

1. Taille.

Exemples : E. coli a une taille moyenne de 1x3 μm. Streptococcus pneumoniae a un diamètre de 0,8 μm.

La taille d’une bactérie varie dans une même espèce et entre différentes espèces.

On peut trouver de toutes petites bactéries avec des tailles de diamètre comprises entre 100 et 200 nm (petit), d’autres dont le diamètre peut atteindre 7 μm (grande) et des bactéries de taille intermédiaire.

1. L’organisation de la cellule procaryote.

Une cellule bactérienne est organisée en deux types de structures : des structures constantes et des structures non constantes.

1. La membrane plasmique.

Elle a pour rôle l’interaction avec l’environnement. Cette membrane est constituée de protéines intrinsèques et extrinsèques, des lipides bipolaires organisés en bicouche et elle contient des glucides qui sont associés aux protéines.  

Planche 3 :

Figure 1 :

Les glucides peuvent être parfois associés à des lipides, on les appelle les glycolipides.

La membrane est constituée de deux couches lipidiques qui sont liées entre elles par un ensemble de molécules appelées hopanoïdes caractéristiques des bactéries.

Les membranes bactériennes ne contiennent pas de stérols, le cholestérol et les stérols étant caractéristiques des eucaryotes qui donne la stabilité à la membrane.

Chez les archéobactéries, les deux bicouches sont liées par des liaisons covalentes qui se font au niveau des acides gras.

La surface de la membrane est hétérogène, on a un modèle de membrane en mosaïque.

Ces membranes ne sont pas rigides, les protéines peuvent glisser latéralement et verticalement mais elles ne peuvent pas tourner sur elles-mêmes car elles devraient traverser la membrane. C’est donc une mosaïque fluide.

Les protéines extrinsèques représentent 20 à 30% et les intrinsèques 70 à 80%.

Figure 2 :

Chez les archéobactéries, il y a des liaisons covalentes qui donnent l’impression d’un seul bloc donc les deux bicouches ne sont pas distinctes.

1. Le système membranaire.

Le mésosome est un replie membranaire qui joue un rôle dans la réplication et la division cellulaire.  Le mésosome sert à fixer le chromosome bactérien. Quand la bactérie se multiplie, elle multiplie son chromosome. Le mésosome indique dans quel sens se déroule la division.

Les plis membranaires sont des replis membranaires qui augmentent l’efficacité des processus bactériens qui se font au niveau de la membrane, comme la respiration.

Pour certaines bactéries photosynthétiques qui effectuent la photosynthèse, les processus de photosynthèse se font dans la membrane. Les bactéries qui font de la nitrification, elles transforment différentes formes d’azote et les retransforment en nitrate qu’elles vont utiliser pour leur métabolisme. Les enzymes impliquées dans cette transformation sont très concentrées au niveau des plis membranaires.

1. Les ribosomes.

Ils servent à la synthèse des protéines. Ils sont composés de deux unités qui, lorsqu’elles sont fixées l’une à l’autre, entrainent l’activation du ribosome. Le ribosome est un 70S chez les bactéries contre 80S chez les eucaryotes.

On trouve 3 catégories de corps d’inclusion :

• Des corps d’inclusion organiques qui constituent des réserves de carbone représentés par le glycogène, qui est glucidique, ou l’hydroxybutyrate, qui est lipidique. Les bactéries auront une seule forme de réserve, sauf les bactéries photosynthétiques qui peuvent posséder les deux. Ils sont entourés d’une membrane.

• Des corps d’inclusion inorganiques : ils correspondent souvent à des précipités de phosphate (polyphosphate et volutine) ou de souffre élémentaire. Ces inclusions ne sont pas entourés d’une membrane, ce sont des particules insolubles en suspension dans le cytoplasme.

• Les vacuoles gazeuses : ce sont des vacuoles remplies de gaz que l’on retrouve chez les bactéries aquatiques. Elles permettent aux bactéries de monter ou descendre dans l’eau en fonction de la pression de la vacuole.

Les carboxysomes sont des sacs enzymatiques qui contiennent des enzymes impliquées dans la dégradation de certains composés. Ces protéines seront libérées seulement lorsqu’elles devront dégrader un composé. On peut aussi trouver des enzymes impliquées dans la nutrition.