234 DeUXiÈMe partie La cellule
vin et de la bière depuis des millénaires. Les chercheurs ont
découvert que ce microorganisme reconnaît son partenaire
sexuel grâce à des signaux (ou stimulus) chimiques, en l’occurrence des phéromones. Ces substances chimiques sont libérées
par un organisme dans le but d’influencer le comportement
d’un autre individu de la même espèce (aux chapitres 46 et 51,
nous traiterons de ces questions plus en détail). Chez cette
levure, il existe deux types sexuels, que l’on appelle a et a
(figure 11.2). Dans les deux cas, il s’agit de cellules haploïdes,
c’est-à-dire contenant un seul assortiment de chromosomes,
n (nous approfondirons cette notion au chapitre 13). Lorsque
la nourriture abonde, des cellules de type sexuel opposé
fusionnent et forment des cellules diploïdes (possédant un
double assortiment de chromosomes sem blables, soit 2n), de
type a/a. Au contraire, en cas de pénurie de nourriture, les
cellules diploïdes subissent la méiose et produisent chacune
quatre cellules filles haploïdes.
Voici comment les choses se passent. Une levure de type a
sécrète une phéromone, le facteur a, qui se lie à des récepteurs protéiques spécifiques d’une levure de type a située à
proximité. Simultanément, la levure de type a sécrète le
facteur a (une autre phéromone), et celui-ci se fixe à des
récepteurs particuliers de la levure de type a. Ces deux facteurs
de reconnaissance sexuelle ne pénètrent pas à l’intérieur des
cellules auxquelles ils se lient, mais ils provoquent leur expansion l’une vers l’autre, ainsi que certaines modifications. Il en
résulte une fusion ou un accouplement des deux cellules de
type sexuel opposé. La cellule a/a ainsi formée contient tous
les gènes des deux cellules originelles, et sa combinaison génétique constituera une source de variation génétique chez les
descendants qui naîtront des divisions cellulaires subséquentes.
Une fois reçu à la surface de la cellule de levure, comment
le signal est-il transformé de manière à provoquer une réponse
cellulaire comme l’accouplement ? Le processus par lequel un
signal est converti en une réponse cellulaire particulière se
nomme transduction. Il a lieu en une série d’étapes appelée voie de transduction. Parfois, cette voie ne comporte
qu’une série d’étapes de conversion du signal en une sub stance chimique particulière. Mais, le plus souvent, à la phase
de conversion s’ajoute une phase d’amplification. Il s’agit
d’une cascade de réactions amorcée par une seule molécule et
produisant des millions de molécules différentes de la première. De telles voies ont été étudiées en profondeur chez les
levures et les Animaux. Étonnamment, du point de vue moléculaire, la transduction d’un signal chez ces deux types d’organismes est très similaire, bien que leur ancêtre commun le
plus proche remonte à il y a plus d’un milliard d’années. Ces
similarités, ainsi que celles qui ont été récemment mises en évidence entre les Bactéries, les Archées et les Végétaux, laissent
croire que les premiers mécanismes de communication cellulaire sont apparus sur la Terre bien avant l’apparition du premier organisme multicellulaire.
Selon certains scientifiques, les mécanismes de communication sont apparus chez de très anciens procaryotes et eucaryotes unicellulaires, puis ils ont été adoptés et utilisés à de
nouvelles fins par leurs descendants multicellulaires au fil de
l’évolution. La communication cellulaire est d’une importance cruciale dans le monde microbien ; la figure 11.3 en
montre un exemple classique chez une espèce bactérienne.
Les cellules bactériennes sécrètent de petites molécules de communication que d’autres cellules bactériennes peuvent détecter,
ce qui leur permet d’évaluer la densité locale des cellules avoisinantes, un phénomène appelé la détection du quorum. Grâce
à ces renseignements, les populations bactériennes peuvent
coordonner leurs comportements et rendre possibles des activités qui ne sont productives que si un nombre donné de cellules s’y livrent en synchronie. La formation d’un biofilm,
agrégation de cellules bactériennes adhérant à une surface,
en est un exemple ; les cellules du biofilm tirent généralement leur nourriture de la surface où elles se trouvent. Vous
avez souvent rencontré des biofilms, qu’il s’agisse de la fine
couche qui se dépose sur les branches et les feuilles tombées au
sol en forêt… ou de celle que vous sentez sur vos dents le
matin. Les biofilms sont responsables des caries, d’où la nécessité de se brosser les dents et d’utiliser de la soie dentaire pour
s’en débarrasser !
La communication
à proximité et à distance
Comme les levures, les cellules d’un organisme multicellulaire
communiquent généralement en libérant des médiateurs
chimiques, lesquels ciblent des cellules adjacentes ou non.
Comme on l’a vu aux chapitres 6 et 7, les cellules eucaryotes
m Figure 11.2 La communication préalable à la fusion de deux
cellules de levure. C’est au moyen d’un signal chimique que les cellules
de la levure Saccharomyces cerevisiae identifient le type sexuel de leur
partenaire éventuelle et qu’elles amorcent leur fusion. Les deux types
sexuels et les signaux chimiques qui leur correspondent, soit les facteurs
de reconnaissance sexuelle, sont nommés a et a.
a
1
2
3
Échange
de facteurs de
reconnaissance
sexuelle.
Chaque type
sexuel sécrète
un facteur qui
se lie à l’autre
type sexuel.
α
α
a/α
Levure, partenaire
de type sexuel a
Facteur a
Facteur α
Récepteur
du facteur
Levure, partenaire
de type sexuel α
Accouplement.
La liaison des facteurs
à leurs récepteurs
produit un changement
cellulaire qui entraîne
la fusion des levures.
Nouvelle cellule
a/α. Cette cellule
renferme dans
son noyau tous
les gènes des
cellules a et α.
a
vin et de la bière depuis des millénaires. Les chercheurs ont
découvert que ce microorganisme reconnaît son partenaire
sexuel grâce à des signaux (ou stimulus) chimiques, en l’occurrence des phéromones. Ces substances chimiques sont libérées
par un organisme dans le but d’influencer le comportement
d’un autre individu de la même espèce (aux chapitres 46 et 51,
nous traiterons de ces questions plus en détail). Chez cette
levure, il existe deux types sexuels, que l’on appelle a et a
(figure 11.2). Dans les deux cas, il s’agit de cellules haploïdes,
c’est-à-dire contenant un seul assortiment de chromosomes,
n (nous approfondirons cette notion au chapitre 13). Lorsque
la nourriture abonde, des cellules de type sexuel opposé
fusionnent et forment des cellules diploïdes (possédant un
double assortiment de chromosomes sem blables, soit 2n), de
type a/a. Au contraire, en cas de pénurie de nourriture, les
cellules diploïdes subissent la méiose et produisent chacune
quatre cellules filles haploïdes.
Voici comment les choses se passent. Une levure de type a
sécrète une phéromone, le facteur a, qui se lie à des récepteurs protéiques spécifiques d’une levure de type a située à
proximité. Simultanément, la levure de type a sécrète le
facteur a (une autre phéromone), et celui-ci se fixe à des
récepteurs particuliers de la levure de type a. Ces deux facteurs
de reconnaissance sexuelle ne pénètrent pas à l’intérieur des
cellules auxquelles ils se lient, mais ils provoquent leur expansion l’une vers l’autre, ainsi que certaines modifications. Il en
résulte une fusion ou un accouplement des deux cellules de
type sexuel opposé. La cellule a/a ainsi formée contient tous
les gènes des deux cellules originelles, et sa combinaison génétique constituera une source de variation génétique chez les
descendants qui naîtront des divisions cellulaires subséquentes.
Une fois reçu à la surface de la cellule de levure, comment
le signal est-il transformé de manière à provoquer une réponse
cellulaire comme l’accouplement ? Le processus par lequel un
signal est converti en une réponse cellulaire particulière se
nomme transduction. Il a lieu en une série d’étapes appelée voie de transduction. Parfois, cette voie ne comporte
qu’une série d’étapes de conversion du signal en une sub stance chimique particulière. Mais, le plus souvent, à la phase
de conversion s’ajoute une phase d’amplification. Il s’agit
d’une cascade de réactions amorcée par une seule molécule et
produisant des millions de molécules différentes de la première. De telles voies ont été étudiées en profondeur chez les
levures et les Animaux. Étonnamment, du point de vue moléculaire, la transduction d’un signal chez ces deux types d’organismes est très similaire, bien que leur ancêtre commun le
plus proche remonte à il y a plus d’un milliard d’années. Ces
similarités, ainsi que celles qui ont été récemment mises en évidence entre les Bactéries, les Archées et les Végétaux, laissent
croire que les premiers mécanismes de communication cellulaire sont apparus sur la Terre bien avant l’apparition du premier organisme multicellulaire.
Selon certains scientifiques, les mécanismes de communication sont apparus chez de très anciens procaryotes et eucaryotes unicellulaires, puis ils ont été adoptés et utilisés à de
nouvelles fins par leurs descendants multicellulaires au fil de
l’évolution. La communication cellulaire est d’une importance cruciale dans le monde microbien ; la figure 11.3 en
montre un exemple classique chez une espèce bactérienne.
Les cellules bactériennes sécrètent de petites molécules de communication que d’autres cellules bactériennes peuvent détecter,
ce qui leur permet d’évaluer la densité locale des cellules avoisinantes, un phénomène appelé la détection du quorum. Grâce
à ces renseignements, les populations bactériennes peuvent
coordonner leurs comportements et rendre possibles des activités qui ne sont productives que si un nombre donné de cellules s’y livrent en synchronie. La formation d’un biofilm,
agrégation de cellules bactériennes adhérant à une surface,
en est un exemple ; les cellules du biofilm tirent généralement leur nourriture de la surface où elles se trouvent. Vous
avez souvent rencontré des biofilms, qu’il s’agisse de la fine
couche qui se dépose sur les branches et les feuilles tombées au
sol en forêt… ou de celle que vous sentez sur vos dents le
matin. Les biofilms sont responsables des caries, d’où la nécessité de se brosser les dents et d’utiliser de la soie dentaire pour
s’en débarrasser !
La communication
à proximité et à distance
Comme les levures, les cellules d’un organisme multicellulaire
communiquent généralement en libérant des médiateurs
chimiques, lesquels ciblent des cellules adjacentes ou non.
Comme on l’a vu aux chapitres 6 et 7, les cellules eucaryotes
m Figure 11.2 La communication préalable à la fusion de deux
cellules de levure. C’est au moyen d’un signal chimique que les cellules
de la levure Saccharomyces cerevisiae identifient le type sexuel de leur
partenaire éventuelle et qu’elles amorcent leur fusion. Les deux types
sexuels et les signaux chimiques qui leur correspondent, soit les facteurs
de reconnaissance sexuelle, sont nommés a et a.
a
1
2
3
Échange
de facteurs de
reconnaissance
sexuelle.
Chaque type
sexuel sécrète
un facteur qui
se lie à l’autre
type sexuel.
α
α
a/α
Levure, partenaire
de type sexuel a
Facteur a
Facteur α
Récepteur
du facteur
Levure, partenaire
de type sexuel α
Accouplement.
La liaison des facteurs
à leurs récepteurs
produit un changement
cellulaire qui entraîne
la fusion des levures.
Nouvelle cellule
a/α. Cette cellule
renferme dans
son noyau tous
les gènes des
cellules a et α.
a