644 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
Commençons par les décrire. Les organismes procaryotes
sont presque tous unicellulaires. Toutefois, les cellules de certaines espèces restent jointes après la division cellulaire. Le
diamètre des cellules procaryotes varie entre 0,5 et 5 μm, ce
qui est beaucoup plus petit que le diamètre de 10 à 100 μm
de nombreuses cellules eucaryotes. (Il existe toutefois une
exception notable : le Procaryote géant Thiomargarita namibiensis, découvert en 1999 au large de la Namibie, en Afrique,
dont le diamètre est d’environ 750 μm, ce qui est plus gros
que le point sur ce i.) Les cellules procaryotes prennent
diverses formes (figure 27.2). Enfin, même s’ils sont unicellulaires et microscopiques, les procaryotes sont bien organisés
et remplissent toutes les fonctions vitales d’un organisme, et
ce dans une seule cellule.
Les structures de la surface cellulaire
Chez presque tous les Procaryotes, la paroi cellulaire joue un
rôle fondamental, car elle maintient la forme de la cellule, la
protège et l’empêche d’éclater si elle se trouve dans un milieu
hypotonique (voir le chapitre 7). Cependant, dans un milieu
hypertonique, les Procaryotes subissent une plasmolyse (ils
perdent de l’eau et leur membrane plasmique se ratatine),
comme d’autres cellules dotées d’une paroi. C’est d’ailleurs
pourquoi le sel conserve si bien les aliments : il déshydrate les
Procaryotes, ce qui les empêche de se reproduire rapidement.
La structure des parois cellulaires des Procaryotes diffère de
celle des Eucaryotes. Chez les Eucaryotes qui en sont pourvus,
comme les Végétaux et les Eumycètes, la paroi est généralement constituée de cellulose ou de chitine (voir le chapitre 5).
La plupart des parois bactériennes contiennent une substance
particulière appelée peptidoglycane, un polymère composé
de monosaccharides modifiés qui sont reliés transversalement
par de courts polypeptides. Ce « tissu » molé culaire entoure
entièrement la bactérie et sert de point d’ancrage à d’autres
molécules situées à sa surface. Les parois cellulaires des Archées
contiennent divers polysaccharides et protéines, mais sont
dépourvues de peptidoglycane.
À l’aide d’une technique appelée coloration de Gram,
mise au point au 19
e
siècle par un physicien danois du nom de
Hans Christian Gram, les scientifiques distinguent deux catégories de Bactéries d’après l’une des caractéristiques de leur
paroi cellulaire. Les échantillons sont d’abord colorés au cristal
violet et à l’iode, puis rincés dans l’alcool, puis colorés à nouveau d’une teinture rouge comme la safranine. La structure
de la paroi cellulaire détermine la réaction à la coloration
(figure 27.3). Les Bactéries à Gram positif possèdent une
paroi simple qui contient une quantité relativement importante de peptidoglycane. Les Bactéries à Gram négatif
contiennent moins de peptidoglycane et présentent une structure plus complexe, qui comprend une membrane externe
composée de lipopolysaccharides, glucides liés à des lipides.
La coloration de Gram est utile en médecine pour déterminer rapidement si l’infection dont souffre un patient est
causée par une bactérie à Gram négatif ou à Gram positif, ce
qui influera sur le traitement à administrer. Les portions lipidiques des lipopolysaccharides contenus dans les parois de
nombreuses bactéries à Gram négatif sont souvent toxiques et
provoquent la fièvre ou un état de choc. De plus, la membrane externe protège les bactéries à Gram négatif des défenses
de leur hôte. Par ailleurs, les bactéries à Gram négatif opposent
souvent plus de résistance aux antibiotiques que les espèces à
Gram positif, car leur membrane externe entrave la pénétration
de ces médicaments. Certaines espèces à Gram positif proviennent cependant de souches virulentes qui résistent à un ou
à plusieurs antibiotiques. (La figure 22.14, p. 534, présente
l’exemple de la bactérie Staphylococcus aureus multirésistante
aux antibiotiques, qui peut causer des infections mortelles.)
L’efficacité de certains antibiotiques, dont la pénicilline,
tient à leur capacité d’inhiber la synthèse des ponts transversaux entre les polymères de monosaccharides du peptidoglycane. La paroi est désorganisée et ne peut plus remplir son
rôle, en particulier chez les espèces à Gram positif. Les antibiotiques neutralisent de nombreuses espèces de bactéries
infectieuses sans produire d’effet indésirable sur les cellules
humaines, qui ne contiennent pas de peptidoglycane.
La paroi cellulaire de bon nombre de Procaryotes est
recouverte d’une couche gluante de polysaccharides ou de
protéines appelée capsule, si elle est dense et bien définie,
(figure 27.4) ou biofilm, si elle est moins bien organisée. Ces
deux types de couche gluante externe permettent aux Procaryotes d’adhérer à leur substrat ou à d’autres individus de la
colonie. Certains biofilms et capsules préviennent en outre
la déshydratation ; ils peuvent aussi protéger les Procaryotes
pathogènes des attaques provenant du système immunitaire
de leur hôte.
Certains Procaryotes adhèrent les uns aux autres ou à un
substrat grâce à de courts et fins appendices appelés fimbriae
(figure 27.5). Par exemple, Neisseria gonorrhoeae, l’agent pathogène de la gonorrhée, utilise ses fimbriae pour se fixer aux
1
Rm (13 000
w)
1
Rm (20 000
w)
3
Rm (15 000
w)
(a) Forme sphérique
(cocci)
(b) Forme de
bâtonnet (bacilles)
(c) Forme hélicoïdale
m Figure 27.2 Les formes les plus courantes de Procaryotes.
(a) Les cocci (coccus au singulier), ou Procaryotes sphériques, vivent seuls,
deux par deux (diplocoques), en chaînes de plusieurs cellules (streptocoques,
montrés ici) ou en amas semblables à des grappes de raisin (staphylocoques).
(b) Les bacilles, dont la forme rappelle un bâtonnet, vivent le plus souvent
seuls, mais ils peuvent aussi s’organiser en chaînes (streptobacilles).
(c) Les Procaryotes de forme hélicoïdale comprennent les spirilles,
qui peuvent prendre la forme d’une virgule ou d’un long filament,
et les Spirochètes (illustrés ici), en forme de tire-bouchon (MEB, clichés
colorés artificiellement).
Commençons par les décrire. Les organismes procaryotes
sont presque tous unicellulaires. Toutefois, les cellules de certaines espèces restent jointes après la division cellulaire. Le
diamètre des cellules procaryotes varie entre 0,5 et 5 μm, ce
qui est beaucoup plus petit que le diamètre de 10 à 100 μm
de nombreuses cellules eucaryotes. (Il existe toutefois une
exception notable : le Procaryote géant Thiomargarita namibiensis, découvert en 1999 au large de la Namibie, en Afrique,
dont le diamètre est d’environ 750 μm, ce qui est plus gros
que le point sur ce i.) Les cellules procaryotes prennent
diverses formes (figure 27.2). Enfin, même s’ils sont unicellulaires et microscopiques, les procaryotes sont bien organisés
et remplissent toutes les fonctions vitales d’un organisme, et
ce dans une seule cellule.
Les structures de la surface cellulaire
Chez presque tous les Procaryotes, la paroi cellulaire joue un
rôle fondamental, car elle maintient la forme de la cellule, la
protège et l’empêche d’éclater si elle se trouve dans un milieu
hypotonique (voir le chapitre 7). Cependant, dans un milieu
hypertonique, les Procaryotes subissent une plasmolyse (ils
perdent de l’eau et leur membrane plasmique se ratatine),
comme d’autres cellules dotées d’une paroi. C’est d’ailleurs
pourquoi le sel conserve si bien les aliments : il déshydrate les
Procaryotes, ce qui les empêche de se reproduire rapidement.
La structure des parois cellulaires des Procaryotes diffère de
celle des Eucaryotes. Chez les Eucaryotes qui en sont pourvus,
comme les Végétaux et les Eumycètes, la paroi est généralement constituée de cellulose ou de chitine (voir le chapitre 5).
La plupart des parois bactériennes contiennent une substance
particulière appelée peptidoglycane, un polymère composé
de monosaccharides modifiés qui sont reliés transversalement
par de courts polypeptides. Ce « tissu » molé culaire entoure
entièrement la bactérie et sert de point d’ancrage à d’autres
molécules situées à sa surface. Les parois cellulaires des Archées
contiennent divers polysaccharides et protéines, mais sont
dépourvues de peptidoglycane.
À l’aide d’une technique appelée coloration de Gram,
mise au point au 19
e
siècle par un physicien danois du nom de
Hans Christian Gram, les scientifiques distinguent deux catégories de Bactéries d’après l’une des caractéristiques de leur
paroi cellulaire. Les échantillons sont d’abord colorés au cristal
violet et à l’iode, puis rincés dans l’alcool, puis colorés à nouveau d’une teinture rouge comme la safranine. La structure
de la paroi cellulaire détermine la réaction à la coloration
(figure 27.3). Les Bactéries à Gram positif possèdent une
paroi simple qui contient une quantité relativement importante de peptidoglycane. Les Bactéries à Gram négatif
contiennent moins de peptidoglycane et présentent une structure plus complexe, qui comprend une membrane externe
composée de lipopolysaccharides, glucides liés à des lipides.
La coloration de Gram est utile en médecine pour déterminer rapidement si l’infection dont souffre un patient est
causée par une bactérie à Gram négatif ou à Gram positif, ce
qui influera sur le traitement à administrer. Les portions lipidiques des lipopolysaccharides contenus dans les parois de
nombreuses bactéries à Gram négatif sont souvent toxiques et
provoquent la fièvre ou un état de choc. De plus, la membrane externe protège les bactéries à Gram négatif des défenses
de leur hôte. Par ailleurs, les bactéries à Gram négatif opposent
souvent plus de résistance aux antibiotiques que les espèces à
Gram positif, car leur membrane externe entrave la pénétration
de ces médicaments. Certaines espèces à Gram positif proviennent cependant de souches virulentes qui résistent à un ou
à plusieurs antibiotiques. (La figure 22.14, p. 534, présente
l’exemple de la bactérie Staphylococcus aureus multirésistante
aux antibiotiques, qui peut causer des infections mortelles.)
L’efficacité de certains antibiotiques, dont la pénicilline,
tient à leur capacité d’inhiber la synthèse des ponts transversaux entre les polymères de monosaccharides du peptidoglycane. La paroi est désorganisée et ne peut plus remplir son
rôle, en particulier chez les espèces à Gram positif. Les antibiotiques neutralisent de nombreuses espèces de bactéries
infectieuses sans produire d’effet indésirable sur les cellules
humaines, qui ne contiennent pas de peptidoglycane.
La paroi cellulaire de bon nombre de Procaryotes est
recouverte d’une couche gluante de polysaccharides ou de
protéines appelée capsule, si elle est dense et bien définie,
(figure 27.4) ou biofilm, si elle est moins bien organisée. Ces
deux types de couche gluante externe permettent aux Procaryotes d’adhérer à leur substrat ou à d’autres individus de la
colonie. Certains biofilms et capsules préviennent en outre
la déshydratation ; ils peuvent aussi protéger les Procaryotes
pathogènes des attaques provenant du système immunitaire
de leur hôte.
Certains Procaryotes adhèrent les uns aux autres ou à un
substrat grâce à de courts et fins appendices appelés fimbriae
(figure 27.5). Par exemple, Neisseria gonorrhoeae, l’agent pathogène de la gonorrhée, utilise ses fimbriae pour se fixer aux
1
Rm (13 000
w)
1
Rm (20 000
w)
3
Rm (15 000
w)
(a) Forme sphérique
(cocci)
(b) Forme de
bâtonnet (bacilles)
(c) Forme hélicoïdale
m Figure 27.2 Les formes les plus courantes de Procaryotes.
(a) Les cocci (coccus au singulier), ou Procaryotes sphériques, vivent seuls,
deux par deux (diplocoques), en chaînes de plusieurs cellules (streptocoques,
montrés ici) ou en amas semblables à des grappes de raisin (staphylocoques).
(b) Les bacilles, dont la forme rappelle un bâtonnet, vivent le plus souvent
seuls, mais ils peuvent aussi s’organiser en chaînes (streptobacilles).
(c) Les Procaryotes de forme hélicoïdale comprennent les spirilles,
qui peuvent prendre la forme d’une virgule ou d’un long filament,
et les Spirochètes (illustrés ici), en forme de tire-bouchon (MEB, clichés
colorés artificiellement).