des nitrites puis des nitrates. De nombreux groupes
de Procaryotes libres, ou vivant en symbiose avec
les Végétaux supérieurs :l es Cyanobactéries, certaines Clostridies, les Rhizobium, certains Actinomycètes…, sont capables de fixer le N 2
atmosphérique, de le réduire et ainsi de l’injecter
dans le cycle précédent ;o n considère que 100 à
200 millions de tonnes d’azote atmosphérique sont
ainsi fixées annuellement (soit environ 1%de la
masse d’azote qui tourne dans le cycle). D’autres
micro-organismes enfin participent à ce cycle en
faisant l’opération exactement inverse, c’est-à-dire
en transformant les nitrates en N 2 ( dénitrification), après utilisation anaérobie des premiers
comme accepteurs d’électrons.
On connaît depuis 1977 des écosystèmes basés
sur un principe totalement différent de ceux
connus à la surface de la planète (dans lesquels
l’énergie solaire est le moteur initial), et qui fonctionnent à partir de chimiosynthèses. Il s’agit des
communautés bactériennes et animales associées
aux évents sous-marins (sources hydrothermales
ou «fumeurs noirs») que l’on trouve au niveau des
dorsales océaniques, à plusieurs kilomètres de
profondeur. Ces systèmes originaux vivent dans
une obscurité totale et tirent leur énergie primaire
de réactions d’oxydoréduction effectuées par des
bactéries sulfo-oxydantes utilisant H 2 S, contenu
dans l’eau émise par ces sources, comme seul donneur d’électrons. La fixation chimio-autotrophique
du CO 2 dissous par des Bactéries endosymbiotiques
permet à des Animaux de grande taille, Vers du
groupe des Pogonophores, Annélides, Mollusques,
Crustacés, de vivre en parfaite autarcie et d’alimenter une chaîne trophique efficace produisant
une abondante biomasse. La vie peut donc naturellement exister et se maintenir sans lumière,
contrairement à ce qu’on a cru pendant longtemps.
Pour être complète, cette étude devrait aussi
parler des cycles du soufre et du phosphore, que
l’on a signalés dans la matière organique, ainsi que
ceux du fer ou du manganèse… Tous mettent en
jeu des micro-organismes particuliers (procaryotiques en général, mais aussi eucaryotiques :
Algues et Champignons) et l’on mesure ainsi leur
importance capitale dans l’économie du monde
vivant. Bien que la connaissance des communautés microbiennes, en particulier dans le sol et les
eaux, constitue déjà un volet important de la
microbiologie, il semble qu’elle soit appelée, avec
les avancées technologiques de la biologie moléculaire, à des développements considérables dans les
décennies à venir. On estime en effet que plus de
la moitié des espèces vivantes sont encore inconnues, la plupart d’entre elles étant des Bactéries !
4. OBJECTIFS ET PLACE
DE LA BIOLOGIE CELLULAIRE
DANS L’ENSEMBLE
DE LA BIOLOGIE
4.1. Objectifs de la biologie cellulaire
La biologie cellulaire est une science relativement jeune, car elle date d’environ 150 ans ;e lle
s’est affirmée comme discipline à part entière seulement après l’énoncé de la théorie cellulaire, en
1838 (voir chapitre 2). Son objectif initial était de
décrire avec un maximum de précision toutes les
structures caractéristiques des cellules animales,
végétales ou des êtres unicellulaires, leurs modifications au cours de la vie des cellules, la diversité
de celles-ci au sein des organismes ou au cours du
développement embryonnaire…
Il est rapidement apparu, aux yeux de ceux qui
avaient une approche plus globale, à l’échelle des
organismes, que la solution de tout problème biologique se trouverait finalement à l’échelle cellulaire.
Qu’il s’agisse des fonctions digestive, nerveuse,
musculaire ou respiratoire…, il devenait de plus
en plus évident que la connaissance des propriétés
d’absorption spécifiques des entérocytes, de
conduction électrique de la membrane des neurones, de contraction des fibres musculaires, de
transport de l’oxygène par les hématies…, était
indispensable. De même, en physiologie végétale,
les phénomènes d’absorption racinaire, de transport de l’eau, d’assimilation du carbone, ne pouvaient être compris en dehors de l’élucidation des
questions de perméabilité cellulaire, d’osmose,
d’oxydations cellulaires ou de photosynthèse par
les tissus chlorophylliens. La génétique, la biologie
du développement, démontrèrent aussi que les
phénomènes fondamentaux de la vie se situaient
au niveau cellulaire :p rolifération cellulaire,
gamétogenèse, fécondation, différenciation…
La biologie cellulaire s’est rapidement trouvée
au cœur de la biologie, à la fois point de convergence et fondement de toutes les approches :seule
l’étude des propriétés des cellules individuelles
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
17
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
de Procaryotes libres, ou vivant en symbiose avec
les Végétaux supérieurs :l es Cyanobactéries, certaines Clostridies, les Rhizobium, certains Actinomycètes…, sont capables de fixer le N 2
atmosphérique, de le réduire et ainsi de l’injecter
dans le cycle précédent ;o n considère que 100 à
200 millions de tonnes d’azote atmosphérique sont
ainsi fixées annuellement (soit environ 1%de la
masse d’azote qui tourne dans le cycle). D’autres
micro-organismes enfin participent à ce cycle en
faisant l’opération exactement inverse, c’est-à-dire
en transformant les nitrates en N 2 ( dénitrification), après utilisation anaérobie des premiers
comme accepteurs d’électrons.
On connaît depuis 1977 des écosystèmes basés
sur un principe totalement différent de ceux
connus à la surface de la planète (dans lesquels
l’énergie solaire est le moteur initial), et qui fonctionnent à partir de chimiosynthèses. Il s’agit des
communautés bactériennes et animales associées
aux évents sous-marins (sources hydrothermales
ou «fumeurs noirs») que l’on trouve au niveau des
dorsales océaniques, à plusieurs kilomètres de
profondeur. Ces systèmes originaux vivent dans
une obscurité totale et tirent leur énergie primaire
de réactions d’oxydoréduction effectuées par des
bactéries sulfo-oxydantes utilisant H 2 S, contenu
dans l’eau émise par ces sources, comme seul donneur d’électrons. La fixation chimio-autotrophique
du CO 2 dissous par des Bactéries endosymbiotiques
permet à des Animaux de grande taille, Vers du
groupe des Pogonophores, Annélides, Mollusques,
Crustacés, de vivre en parfaite autarcie et d’alimenter une chaîne trophique efficace produisant
une abondante biomasse. La vie peut donc naturellement exister et se maintenir sans lumière,
contrairement à ce qu’on a cru pendant longtemps.
Pour être complète, cette étude devrait aussi
parler des cycles du soufre et du phosphore, que
l’on a signalés dans la matière organique, ainsi que
ceux du fer ou du manganèse… Tous mettent en
jeu des micro-organismes particuliers (procaryotiques en général, mais aussi eucaryotiques :
Algues et Champignons) et l’on mesure ainsi leur
importance capitale dans l’économie du monde
vivant. Bien que la connaissance des communautés microbiennes, en particulier dans le sol et les
eaux, constitue déjà un volet important de la
microbiologie, il semble qu’elle soit appelée, avec
les avancées technologiques de la biologie moléculaire, à des développements considérables dans les
décennies à venir. On estime en effet que plus de
la moitié des espèces vivantes sont encore inconnues, la plupart d’entre elles étant des Bactéries !
4. OBJECTIFS ET PLACE
DE LA BIOLOGIE CELLULAIRE
DANS L’ENSEMBLE
DE LA BIOLOGIE
4.1. Objectifs de la biologie cellulaire
La biologie cellulaire est une science relativement jeune, car elle date d’environ 150 ans ;e lle
s’est affirmée comme discipline à part entière seulement après l’énoncé de la théorie cellulaire, en
1838 (voir chapitre 2). Son objectif initial était de
décrire avec un maximum de précision toutes les
structures caractéristiques des cellules animales,
végétales ou des êtres unicellulaires, leurs modifications au cours de la vie des cellules, la diversité
de celles-ci au sein des organismes ou au cours du
développement embryonnaire…
Il est rapidement apparu, aux yeux de ceux qui
avaient une approche plus globale, à l’échelle des
organismes, que la solution de tout problème biologique se trouverait finalement à l’échelle cellulaire.
Qu’il s’agisse des fonctions digestive, nerveuse,
musculaire ou respiratoire…, il devenait de plus
en plus évident que la connaissance des propriétés
d’absorption spécifiques des entérocytes, de
conduction électrique de la membrane des neurones, de contraction des fibres musculaires, de
transport de l’oxygène par les hématies…, était
indispensable. De même, en physiologie végétale,
les phénomènes d’absorption racinaire, de transport de l’eau, d’assimilation du carbone, ne pouvaient être compris en dehors de l’élucidation des
questions de perméabilité cellulaire, d’osmose,
d’oxydations cellulaires ou de photosynthèse par
les tissus chlorophylliens. La génétique, la biologie
du développement, démontrèrent aussi que les
phénomènes fondamentaux de la vie se situaient
au niveau cellulaire :p rolifération cellulaire,
gamétogenèse, fécondation, différenciation…
La biologie cellulaire s’est rapidement trouvée
au cœur de la biologie, à la fois point de convergence et fondement de toutes les approches :seule
l’étude des propriétés des cellules individuelles
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
17
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.