chapitre 27 Bactéries et Archées 647
Comme nous l’avons vu aux chapitres 16 et 17, les processus de réplication, de transcription et de traduction de l’ADN
se ressemblent, dans les grandes lignes, chez les Eucaryotes et
les Procaryotes, mais ils présentent tout de même quelques
différences. Ainsi, le ribosome procaryote est légèrement plus
petit que son homologue eucaryote, et les deux diffèrent
quant à leur contenu en protéines et en ARN. Ces différences
font que certains antibiotiques, tels que l’érythromycine et la
tétracycline, se fixent aux ribosomes et bloquent la synthèse
protéique des Procaryotes, alors qu’ils n’entravent pas le
fonctionnement des ribosomes eucaryotes. Par conséquent,
nous pouvons prendre sans danger ces antibiotiques pour
tuer des bactéries ou inhiber leur croissance.
reproduction et adaptation
Le grand succès des Procaryotes tient en partie au fait qu’ils
peuvent se reproduire rapidement dans un milieu favorable.
Grâce à la scissiparité, ou fission binaire (voir la figure 12.12,
p. 269), une cellule procaryote se segmente pour former
deux cel lules, qui à leur tour se divisent pour en donner
quatre, puis huit, seize, et ainsi de suite. Dans un milieu
optimal, de nombreux Procaryotes ont un temps de génération de l’ordre de 1 à 3 heures, mais certaines espèces peuvent
se diviser en 20 minutes à peine. Si la reproduction se poursuivait à cette vitesse sans rencontrer d’obstacles, il faudrait
seulement deux jours à une cellule unique pour engendrer
une colonie dont la masse dépasserait celle de la Terre !
Dans la réalité, bien sûr, la reproduction des Procaryotes est
limitée, parce que la colonie finit par épuiser les nutriments,
parce qu’elle s’empoisonne ellemême avec ses déchets métaboliques, parce qu’elle rivalise avec d’autres microorganismes
ou parce qu’elle est consommée par d’autres organismes. Par
exemple, la bactérie Escherichia coli, qui a fait l’objet de nombreuses études, peut se diviser toutes les 20 minutes dans des
conditions idéales, en laboratoire. C’est ce qui en fait un organisme modèle en recherche. Néanmoins, lorsqu’elle se développe dans l’intestin humain, l’un de ses environnements
naturels, E. coli ne se divise qu’une fois toutes les 12 à 24 heures.
Que la division cellulaire survienne après 20 minutes ou
après quelques jours, cependant, la reproduction des Procaryotes suscite l’intérêt en raison de trois caractéristiques clés de
leur biologie : ils sont petits, ils se reproduisent par scissiparité et
ont un temps de génération court. Par conséquent, les populations procaryotes peuvent contenir plusieurs trillions d’individus, soit beaucoup plus que les populations d’Eucaryotes
multicellu laires, comme les Végétaux et les Animaux.
La résistance de certains Procaryotes aux agressions du
milieu contribue également à leur succès. Certaines bactéries,
comme Halobacterium, peuvent survivre dans un environnement hostile grâce à des adaptations biochimiques particulières, alors que d’autres jouissent d’adaptations structurales
singulières. Par exemple, certaines bactéries produisent des
cellules résistantes appelées endospores lorsque le milieu est
dépourvu d’un nutriment essentiel (figure 27.9). Pour former
une endospore (un processus qui prend une dizaine d’heures),
la cellule initiale effectue une copie de son chromosome et
l’entoure d’une robuste structure multicouche. L’endospore
se déshydrate et son métabolisme s’arrête. La cellule originale
se désintègre en libérant l’endospore. La plupart des endospores sont si résistantes qu’elles peuvent survivre plusieurs
heures dans de l’eau bouillante ; pour les éliminer, les microbio logistes doivent chauffer leurs instruments de laboratoire
à la vapeur, à une température de 121 °C et sous une pression élevée. Dans des milieux moins hostiles, les endospores
peuvent rester inactives durant des siècles, voire des millions
d’années. Elles ne se réhydratent et ne reprennent leur métabolisme que lorsque certains signes leur indiquent que les
conditions sont redevenues plus hospitalières.
Enfin, grâce en partie à leur temps de génération très court,
les populations procaryotes peuvent évoluer considérablement en peu de temps. Dans une remarquable étude portant
sur 20 000 générations (à peu près 8 ans) d’évolution, des
chercheurs de la Michigan State University ont analysé l’évolution adaptative de populations bactériennes (figure 27.10).
1 Rm
(13 000 w)
Chromosome
Plasmides
Endospore
0,3 Rm
(35 000 w)
Enveloppe
m Figure 27.8 Le chromosome procaryote et les plasmides.
Les minces boucles enchevêtrées entourant cette cellule de l’espèce E. coli
éclatée constituent des éléments du grand chromosome unique de la
cellule (MET, cliché coloré artificiellement). On voit aussi trois des plasmides
de la cellule ; ils sont formés de boucles d’ADN beaucoup plus petites.
m Figure 27.9 L’endospore. Bacillus anthracis, la bactérie qui cause la
maladie du charbon, une maladie mortelle, produit des endospores (MET).
L’enveloppe multicouche protectrice de l’endospore lui permet de survivre
des années dans le sol.
Comme nous l’avons vu aux chapitres 16 et 17, les processus de réplication, de transcription et de traduction de l’ADN
se ressemblent, dans les grandes lignes, chez les Eucaryotes et
les Procaryotes, mais ils présentent tout de même quelques
différences. Ainsi, le ribosome procaryote est légèrement plus
petit que son homologue eucaryote, et les deux diffèrent
quant à leur contenu en protéines et en ARN. Ces différences
font que certains antibiotiques, tels que l’érythromycine et la
tétracycline, se fixent aux ribosomes et bloquent la synthèse
protéique des Procaryotes, alors qu’ils n’entravent pas le
fonctionnement des ribosomes eucaryotes. Par conséquent,
nous pouvons prendre sans danger ces antibiotiques pour
tuer des bactéries ou inhiber leur croissance.
reproduction et adaptation
Le grand succès des Procaryotes tient en partie au fait qu’ils
peuvent se reproduire rapidement dans un milieu favorable.
Grâce à la scissiparité, ou fission binaire (voir la figure 12.12,
p. 269), une cellule procaryote se segmente pour former
deux cel lules, qui à leur tour se divisent pour en donner
quatre, puis huit, seize, et ainsi de suite. Dans un milieu
optimal, de nombreux Procaryotes ont un temps de génération de l’ordre de 1 à 3 heures, mais certaines espèces peuvent
se diviser en 20 minutes à peine. Si la reproduction se poursuivait à cette vitesse sans rencontrer d’obstacles, il faudrait
seulement deux jours à une cellule unique pour engendrer
une colonie dont la masse dépasserait celle de la Terre !
Dans la réalité, bien sûr, la reproduction des Procaryotes est
limitée, parce que la colonie finit par épuiser les nutriments,
parce qu’elle s’empoisonne ellemême avec ses déchets métaboliques, parce qu’elle rivalise avec d’autres microorganismes
ou parce qu’elle est consommée par d’autres organismes. Par
exemple, la bactérie Escherichia coli, qui a fait l’objet de nombreuses études, peut se diviser toutes les 20 minutes dans des
conditions idéales, en laboratoire. C’est ce qui en fait un organisme modèle en recherche. Néanmoins, lorsqu’elle se développe dans l’intestin humain, l’un de ses environnements
naturels, E. coli ne se divise qu’une fois toutes les 12 à 24 heures.
Que la division cellulaire survienne après 20 minutes ou
après quelques jours, cependant, la reproduction des Procaryotes suscite l’intérêt en raison de trois caractéristiques clés de
leur biologie : ils sont petits, ils se reproduisent par scissiparité et
ont un temps de génération court. Par conséquent, les populations procaryotes peuvent contenir plusieurs trillions d’individus, soit beaucoup plus que les populations d’Eucaryotes
multicellu laires, comme les Végétaux et les Animaux.
La résistance de certains Procaryotes aux agressions du
milieu contribue également à leur succès. Certaines bactéries,
comme Halobacterium, peuvent survivre dans un environnement hostile grâce à des adaptations biochimiques particulières, alors que d’autres jouissent d’adaptations structurales
singulières. Par exemple, certaines bactéries produisent des
cellules résistantes appelées endospores lorsque le milieu est
dépourvu d’un nutriment essentiel (figure 27.9). Pour former
une endospore (un processus qui prend une dizaine d’heures),
la cellule initiale effectue une copie de son chromosome et
l’entoure d’une robuste structure multicouche. L’endospore
se déshydrate et son métabolisme s’arrête. La cellule originale
se désintègre en libérant l’endospore. La plupart des endospores sont si résistantes qu’elles peuvent survivre plusieurs
heures dans de l’eau bouillante ; pour les éliminer, les microbio logistes doivent chauffer leurs instruments de laboratoire
à la vapeur, à une température de 121 °C et sous une pression élevée. Dans des milieux moins hostiles, les endospores
peuvent rester inactives durant des siècles, voire des millions
d’années. Elles ne se réhydratent et ne reprennent leur métabolisme que lorsque certains signes leur indiquent que les
conditions sont redevenues plus hospitalières.
Enfin, grâce en partie à leur temps de génération très court,
les populations procaryotes peuvent évoluer considérablement en peu de temps. Dans une remarquable étude portant
sur 20 000 générations (à peu près 8 ans) d’évolution, des
chercheurs de la Michigan State University ont analysé l’évolution adaptative de populations bactériennes (figure 27.10).
1 Rm
(13 000 w)
Chromosome
Plasmides
Endospore
0,3 Rm
(35 000 w)
Enveloppe
m Figure 27.8 Le chromosome procaryote et les plasmides.
Les minces boucles enchevêtrées entourant cette cellule de l’espèce E. coli
éclatée constituent des éléments du grand chromosome unique de la
cellule (MET, cliché coloré artificiellement). On voit aussi trois des plasmides
de la cellule ; ils sont formés de boucles d’ADN beaucoup plus petites.
m Figure 27.9 L’endospore. Bacillus anthracis, la bactérie qui cause la
maladie du charbon, une maladie mortelle, produit des endospores (MET).
L’enveloppe multicouche protectrice de l’endospore lui permet de survivre
des années dans le sol.