646 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
d’autres protéines se sont ajoutées à un
appareil sécrétoire ancestral. C’est là
un exemple d’exaptation, processus par
lequel la fonction actuelle n’était pas
celle qui était remplie initialement.
Structure interne et aDn
Les cellules procaryotes sont plus simples
que les cellules eucaryotes. Leur structure interne et l’organisation physique
de leur ADN ne présentent pas la compartimentation complexe des cel lules
eucaryotes (voir la figure 6.5, p. 107).
Cependant, certains Procaryotes ont
des membranes spécialisées qui accomplissent des fonctions métaboliques
(figure 27.7). Ces membranes correspondent habituellement à des régions
invaginées de la membrane plasmique.
La structure du génome des cellules
procaryotes est différente de celle du
gé nome des Eucaryotes. Dans la plupart
des cas, le génome comporte beaucoup
moins d’ADN ; de plus, dans la majorité
des cellules procaryotes, le chromosome
est circulaire et contient beaucoup moins
de protéines que les chromosomes linéaires des eucaryotes (figure 27.8). Par
ailleurs, contrairement aux Eucaryotes, les Procaryotes ne
comportent pas de noyau ; les chromosomes procaryotes sont
situés dans le nucléoïde, une région du cytoplasme qui, selon
les micrographies électroniques, apparaît plus claire que le
cytoplasme environnant. Outre son unique chromosome, la
cellule procaryote comporte ordinairement des plas mides
(voir la figure 27.8), c’estàdire des anneaux d’ADN beaucoup
plus petits et portant seulement quelques gènes.
fonctions similaires, mais qu’ils ne sont probablement pas liés
par des descendants communs, on peut présumer qu’il s’agit
de structures analogues plutôt qu’homologues.
Les origines évolutives des flagelles bactériens
Le flagelle bactérien présenté à la figure 27.6 comporte trois
parties principales (le moteur, le crochet et le filament), composées de 42 types de protéines. Comment une structure
aussi complexe atelle pu évoluer ? En fait, de nombreuses
observations indiquent que le flagelle bactérien provient de
structures plus simples qui se sont modifiées graduellement.
Comme pour l’œil humain (voir le concept 25.6), les biologistes ont tenté de savoir si une version moins complexe du
flagelle pouvait encore être utile à son hôte. L’analyse de centaines de génomes bactériens indique que la moitié des
composantes protéiques du flagelle suffisent à en assurer le
fonctionnement ; les autres ne sont pas essentielles ou ne sont
pas codées dans le génome de certaines espèces. Des 21 protéines requises par les espèces étudiées jusqu’à maintenant, 19
sont des versions modifiées de protéines qui accomplissent
d’autres tâches au sein des bactéries. Par exemple, le moteur
renferme un jeu de 10 protéines homo logues à 10 protéines
observées dans un appareil sécrétoire des bactéries. (Un appareil sécrétoire est un complexe protéique qui permet à la cellule de sécréter certaines macromolécules.)
Deux autres protéines observées dans le moteur sont
homologues à des protéines affectées au transport des ions.
Les protéines qui composent la tige, le crochet et le filament
sont toutes apparentées et descendent d’une protéine ancestrale qui formait un tube rappelant un pilus. Ces découvertes
donnent à penser que le flagelle bactérien a évolué lorsque
Filament
Crochet
Moteur
Flagelle
Paroi cellulaire
Membrane
plasmique
Couche de
peptidoglycane
Tige
20 nm
(200 000 ×)
m Figure 27.6 Le flagelle procaryote. Le moteur du flagelle procaryote consiste en un système
d’anneaux enchâssés dans la paroi cellulaire et la membrane plasmique (MET). Dans le moteur, des
pompes alimentées par l’ATP éjectent des protons hors de la cellule. La diffusion de protons dans
la cellule procure l’énergie qui fait pivoter un crochet incurvé et fixé à un filament qui pivote à son tour
et propulse la cellule. (Les structures représentées dans cette figure sont caractéristiques des bactéries
à Gram négatif.)
Membranes
thylakoïdiennes
Membranes
thylakoïdiennes
Mésosomes
(a) Procaryote aérobie
(b) Procaryote photosynthétique
1 Rm
(6 000 w)
0,2 Rm
(44 000 w)
m Figure 27.7 Les membranes spécialisées des cellules procaryotes.
(a) Ces invaginations de la membrane plasmique, qui rappellent les crêtes
des mitochondries, pourraient, selon certains auteurs, servir à la respiration
cellulaire de certains Procaryotes aérobies (MET). (b) Les Procaryotes photosynthétiques appelés Cyanobactéries possèdent des membranes thylakoïdiennes, très semblables à celles des chloroplastes (MET).
d’autres protéines se sont ajoutées à un
appareil sécrétoire ancestral. C’est là
un exemple d’exaptation, processus par
lequel la fonction actuelle n’était pas
celle qui était remplie initialement.
Structure interne et aDn
Les cellules procaryotes sont plus simples
que les cellules eucaryotes. Leur structure interne et l’organisation physique
de leur ADN ne présentent pas la compartimentation complexe des cel lules
eucaryotes (voir la figure 6.5, p. 107).
Cependant, certains Procaryotes ont
des membranes spécialisées qui accomplissent des fonctions métaboliques
(figure 27.7). Ces membranes correspondent habituellement à des régions
invaginées de la membrane plasmique.
La structure du génome des cellules
procaryotes est différente de celle du
gé nome des Eucaryotes. Dans la plupart
des cas, le génome comporte beaucoup
moins d’ADN ; de plus, dans la majorité
des cellules procaryotes, le chromosome
est circulaire et contient beaucoup moins
de protéines que les chromosomes linéaires des eucaryotes (figure 27.8). Par
ailleurs, contrairement aux Eucaryotes, les Procaryotes ne
comportent pas de noyau ; les chromosomes procaryotes sont
situés dans le nucléoïde, une région du cytoplasme qui, selon
les micrographies électroniques, apparaît plus claire que le
cytoplasme environnant. Outre son unique chromosome, la
cellule procaryote comporte ordinairement des plas mides
(voir la figure 27.8), c’estàdire des anneaux d’ADN beaucoup
plus petits et portant seulement quelques gènes.
fonctions similaires, mais qu’ils ne sont probablement pas liés
par des descendants communs, on peut présumer qu’il s’agit
de structures analogues plutôt qu’homologues.
Les origines évolutives des flagelles bactériens
Le flagelle bactérien présenté à la figure 27.6 comporte trois
parties principales (le moteur, le crochet et le filament), composées de 42 types de protéines. Comment une structure
aussi complexe atelle pu évoluer ? En fait, de nombreuses
observations indiquent que le flagelle bactérien provient de
structures plus simples qui se sont modifiées graduellement.
Comme pour l’œil humain (voir le concept 25.6), les biologistes ont tenté de savoir si une version moins complexe du
flagelle pouvait encore être utile à son hôte. L’analyse de centaines de génomes bactériens indique que la moitié des
composantes protéiques du flagelle suffisent à en assurer le
fonctionnement ; les autres ne sont pas essentielles ou ne sont
pas codées dans le génome de certaines espèces. Des 21 protéines requises par les espèces étudiées jusqu’à maintenant, 19
sont des versions modifiées de protéines qui accomplissent
d’autres tâches au sein des bactéries. Par exemple, le moteur
renferme un jeu de 10 protéines homo logues à 10 protéines
observées dans un appareil sécrétoire des bactéries. (Un appareil sécrétoire est un complexe protéique qui permet à la cellule de sécréter certaines macromolécules.)
Deux autres protéines observées dans le moteur sont
homologues à des protéines affectées au transport des ions.
Les protéines qui composent la tige, le crochet et le filament
sont toutes apparentées et descendent d’une protéine ancestrale qui formait un tube rappelant un pilus. Ces découvertes
donnent à penser que le flagelle bactérien a évolué lorsque
Filament
Crochet
Moteur
Flagelle
Paroi cellulaire
Membrane
plasmique
Couche de
peptidoglycane
Tige
20 nm
(200 000 ×)
m Figure 27.6 Le flagelle procaryote. Le moteur du flagelle procaryote consiste en un système
d’anneaux enchâssés dans la paroi cellulaire et la membrane plasmique (MET). Dans le moteur, des
pompes alimentées par l’ATP éjectent des protons hors de la cellule. La diffusion de protons dans
la cellule procure l’énergie qui fait pivoter un crochet incurvé et fixé à un filament qui pivote à son tour
et propulse la cellule. (Les structures représentées dans cette figure sont caractéristiques des bactéries
à Gram négatif.)
Membranes
thylakoïdiennes
Membranes
thylakoïdiennes
Mésosomes
(a) Procaryote aérobie
(b) Procaryote photosynthétique
1 Rm
(6 000 w)
0,2 Rm
(44 000 w)
m Figure 27.7 Les membranes spécialisées des cellules procaryotes.
(a) Ces invaginations de la membrane plasmique, qui rappellent les crêtes
des mitochondries, pourraient, selon certains auteurs, servir à la respiration
cellulaire de certains Procaryotes aérobies (MET). (b) Les Procaryotes photosynthétiques appelés Cyanobactéries possèdent des membranes thylakoïdiennes, très semblables à celles des chloroplastes (MET).