chapitre 6 Exploration de la cellule 119
ConCept
6.5
Les mitochondries et les chloroplastes
convertissent l’énergie d’une forme
à une autre
Les organismes transforment l’énergie puisée dans leur environnement par l’intermédiaire des mitochondries et des
chloroplastes. Ce sont, en effet, ces organites des cellules
eucaryotes qui convertissent l’énergie captée en formes utilisables par la cellule. Les mitochondries sont le site de la
respiration cellulaire aérobie, un processus métabolique qui
utilise de l’oxygène pour produire de l’ATP en extrayant
l’énergie des glucides, des lipides et d’autres sub stances.
Les chloroplastes, des organites propres aux Végétaux et
aux Algues, sont le site de la photosynthèse. Ils convertissent l’énergie solaire en énergie chimique en absorbant la
lumière et en l’utilisant pour procéder à la synthèse de composés organiques comme les glucides à partir de dioxyde de
carbone et d’eau.
En plus de remplir des fonctions apparentées, les mitochondries et les chloroplastes ont une origine évolutive commune ;
nous en discuterons brièvement avant d’aborder leur structure.
Nous traiterons également, dans cette section, des pero xysomes, organites oxydatifs dont l’origine évolutive et les
relations avec les autres organites font encore l’objet de débats.
Les origines évolutionnaires
des mitochondries et des chloroplastes
évolutIon
Les similarités que les mitochondries et les
chloroplastes présentent avec les bactéries sont à l’origine de
la théorie de l’endosymbiose (figure 6.16). Selon cette
théorie, un ancêtre lointain des cellules eucaryotes a absorbé
une cellule procaryote non photosynthétique aérobie. Avec
le temps, la cellule absorbée a établi une relation avec la cellule hôte, devenant ainsi un endosymbionte (une cellule qui
vit dans une autre cellule). Au fil de l’évolution, la cellule
hôte et son endosymbionte ont fusionné pour ne former
qu’un seul organisme, soit une cellule eucaryote renfermant
une mitochondrie. Au moins l’une de ces cellules a acquis un
procaryote photosynthétique, devenant ainsi l’ancêtre des cellules procaryotes contenant des chloroplastes.
Nous discuterons la théorie de l’endosymbiose (maintenant largement acceptée) plus en profondeur au chapitre 25,
mais mentionnons ici que le modèle qu’elle propose concorde
avec plusieurs caractéristiques des mitochondries et des
chloroplastes. Premièrement, plutôt que d’être entourés d’une
seule membrane, comme le sont les organites du réseau intracellulaire de membranes, les mitochondries et les chloroplastes
typiques sont recouverts de deux membranes. (Les chloroplastes ont également un système interne de sacs membraneux.) Or, tout indique que les procaryotes ancestraux qui
ont été absorbés possédaient deux membranes externes, et
que ces dernières sont devenues les doubles membranes des
mitochondries et des chloroplastes. Deuxièmement, comme
les Procaryotes, les mitochondries et les chloroplastes recèlent
des ribosomes de même que des molécules d’ADN circulaire
attachées à leurs membranes internes. L’ADN contenu dans
ces organites programme la synthèse de plusieurs de leurs
propres protéines, lesquelles sont fabriquées sur les ribosomes contenus dans ces orga nites. Troisièmement, les mitochondries et les chloroplastes sont des organites autonomes
(relativement indépendants) qui croissent et se reproduisent
dans la cellule, ce qui concorde également avec une origine
cellulaire.
Aux chapitres 9 et 10, nous expliquerons les processus
par lesquels les mitochondries et les chloroplastes transforment l’énergie. Ici, nous traiterons surtout de leur structure
et de leurs rôles.
Les mitochondries :
des convertisseurs d’énergie chimique
On trouve des mitochondries dans presque toutes les cellules eucaryotes, dont celles des Végétaux, des Animaux, des
Eumycètes et des Protistes. Certaines cellules n’en contiennent
qu’une seule, qui est volumineuse, mais la plupart en comportent des centaines, voire des milliers. Leur nombre dépend
généralement de l’activité métabolique de la cellule. Par
exemple, les cellules mobiles et les cellules contractiles ont
proportionnellement plus de mitochondries par volume que
les cellules moins actives.
m Figure 6.16 La théorie endosymbiotique de l’origine
des mitochondries et des chloroplastes dans les cellules eucaryotes.
Selon cette théorie, les ancêtres des mitochondries étaient des procaryotes
non photosynthétiques aérobies, et les ancêtres des chloroplastes, des
procaryotes photosynthétiques. Les grandes flèches indiquent le changement au fil de l’évolution ; les petites flèches dans les cellules montrent
le processus par lequel l’endosymbionte est devenu un organite.
Réticulum
endoplasmique
Enveloppe
nucléaire
Noyau
Absorption d’un procaryote
non photosynthétique
aérobie, qui devient
une mitochondrie
Mitochondrie
Mitochondrie
Chloroplaste
Au moins
une cellule
Absorption
d’un procaryote
photosynthétique
Eucaryote non
photosynthétique
Ancêtre
des cellules
eucaryotes
(cellule hôte)
Eucaryote photosynthétique
ConCept
6.5
Les mitochondries et les chloroplastes
convertissent l’énergie d’une forme
à une autre
Les organismes transforment l’énergie puisée dans leur environnement par l’intermédiaire des mitochondries et des
chloroplastes. Ce sont, en effet, ces organites des cellules
eucaryotes qui convertissent l’énergie captée en formes utilisables par la cellule. Les mitochondries sont le site de la
respiration cellulaire aérobie, un processus métabolique qui
utilise de l’oxygène pour produire de l’ATP en extrayant
l’énergie des glucides, des lipides et d’autres sub stances.
Les chloroplastes, des organites propres aux Végétaux et
aux Algues, sont le site de la photosynthèse. Ils convertissent l’énergie solaire en énergie chimique en absorbant la
lumière et en l’utilisant pour procéder à la synthèse de composés organiques comme les glucides à partir de dioxyde de
carbone et d’eau.
En plus de remplir des fonctions apparentées, les mitochondries et les chloroplastes ont une origine évolutive commune ;
nous en discuterons brièvement avant d’aborder leur structure.
Nous traiterons également, dans cette section, des pero xysomes, organites oxydatifs dont l’origine évolutive et les
relations avec les autres organites font encore l’objet de débats.
Les origines évolutionnaires
des mitochondries et des chloroplastes
évolutIon
Les similarités que les mitochondries et les
chloroplastes présentent avec les bactéries sont à l’origine de
la théorie de l’endosymbiose (figure 6.16). Selon cette
théorie, un ancêtre lointain des cellules eucaryotes a absorbé
une cellule procaryote non photosynthétique aérobie. Avec
le temps, la cellule absorbée a établi une relation avec la cellule hôte, devenant ainsi un endosymbionte (une cellule qui
vit dans une autre cellule). Au fil de l’évolution, la cellule
hôte et son endosymbionte ont fusionné pour ne former
qu’un seul organisme, soit une cellule eucaryote renfermant
une mitochondrie. Au moins l’une de ces cellules a acquis un
procaryote photosynthétique, devenant ainsi l’ancêtre des cellules procaryotes contenant des chloroplastes.
Nous discuterons la théorie de l’endosymbiose (maintenant largement acceptée) plus en profondeur au chapitre 25,
mais mentionnons ici que le modèle qu’elle propose concorde
avec plusieurs caractéristiques des mitochondries et des
chloroplastes. Premièrement, plutôt que d’être entourés d’une
seule membrane, comme le sont les organites du réseau intracellulaire de membranes, les mitochondries et les chloroplastes
typiques sont recouverts de deux membranes. (Les chloroplastes ont également un système interne de sacs membraneux.) Or, tout indique que les procaryotes ancestraux qui
ont été absorbés possédaient deux membranes externes, et
que ces dernières sont devenues les doubles membranes des
mitochondries et des chloroplastes. Deuxièmement, comme
les Procaryotes, les mitochondries et les chloroplastes recèlent
des ribosomes de même que des molécules d’ADN circulaire
attachées à leurs membranes internes. L’ADN contenu dans
ces organites programme la synthèse de plusieurs de leurs
propres protéines, lesquelles sont fabriquées sur les ribosomes contenus dans ces orga nites. Troisièmement, les mitochondries et les chloroplastes sont des organites autonomes
(relativement indépendants) qui croissent et se reproduisent
dans la cellule, ce qui concorde également avec une origine
cellulaire.
Aux chapitres 9 et 10, nous expliquerons les processus
par lesquels les mitochondries et les chloroplastes transforment l’énergie. Ici, nous traiterons surtout de leur structure
et de leurs rôles.
Les mitochondries :
des convertisseurs d’énergie chimique
On trouve des mitochondries dans presque toutes les cellules eucaryotes, dont celles des Végétaux, des Animaux, des
Eumycètes et des Protistes. Certaines cellules n’en contiennent
qu’une seule, qui est volumineuse, mais la plupart en comportent des centaines, voire des milliers. Leur nombre dépend
généralement de l’activité métabolique de la cellule. Par
exemple, les cellules mobiles et les cellules contractiles ont
proportionnellement plus de mitochondries par volume que
les cellules moins actives.
m Figure 6.16 La théorie endosymbiotique de l’origine
des mitochondries et des chloroplastes dans les cellules eucaryotes.
Selon cette théorie, les ancêtres des mitochondries étaient des procaryotes
non photosynthétiques aérobies, et les ancêtres des chloroplastes, des
procaryotes photosynthétiques. Les grandes flèches indiquent le changement au fil de l’évolution ; les petites flèches dans les cellules montrent
le processus par lequel l’endosymbionte est devenu un organite.
Réticulum
endoplasmique
Enveloppe
nucléaire
Noyau
Absorption d’un procaryote
non photosynthétique
aérobie, qui devient
une mitochondrie
Mitochondrie
Mitochondrie
Chloroplaste
Au moins
une cellule
Absorption
d’un procaryote
photosynthétique
Eucaryote non
photosynthétique
Ancêtre
des cellules
eucaryotes
(cellule hôte)
Eucaryote photosynthétique