Les procaryotes ont-ils des parois cellulaires ?

Procaryotes représentent l'une des deux grandes classifications de la vie. Les autres sont les eucaryotes.

Les procaryotes se distinguent par leur plus faible niveau de complexité. Ils sont tous microscopiques, mais pas nécessairement unicellulaires. Ils sont divisés en domaines archée et bactéries, mais la grande majorité des espèces procaryotes connues sont des bactéries, qui sont sur Terre depuis environ 3,5 milliards d'années.

Les cellules procaryotes n'ont pas de noyaux ni d'organites liés à la membrane. 90 pour cent des bactéries ont cependant parois cellulaires, qui, à l'exception des cellules végétales et de certaines cellules fongiques, manquent aux cellules eucaryotes. Ces parois cellulaires forment la couche la plus externe de bactéries et font partie de la capsule bactérienne.

Ils stabilisent et protègent la cellule et sont essentiels pour que les bactéries puissent infecter les cellules hôtes ainsi que pour la réponse des bactéries aux antibiotiques.

Toutes les cellules de la nature partagent de nombreuses caractéristiques en commun. L'un d'eux est la présence d'un membrane cellulaire, ou alors membrane plasma, qui forme la limite physique de la cellule de tous les côtés. Une autre est la substance connue sous le nom de cytoplasme trouve dans la membrane cellulaire.

Un troisième est l'inclusion de matériel génétique sous forme de ADN, ou alors acide désoxyribonucléique. Un quatrième est la présence de ribosomes, qui fabriquent des protéines. Chaque cellule vivante utilise l'ATP (adénosine triphosphate) comme source d'énergie.

La structure des procaryotes est simple. Dans ces cellules, l'ADN, plutôt que d'être emballé dans un noyau enfermé dans une membrane nucléaire, se trouve plus lâchement rassemblé dans le cytoplasme, sous la forme d'un corps appelé un nucléoïde.

Ceci est normalement sous la forme d'un chromosome circulaire.

Les ribosomes de la cellule procaryote se trouvent dispersés dans tout le cytoplasme cellulaire, alors que chez les eucaryotes, certains d'entre eux se trouvent dans des organites tels que le Appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique. Le travail des ribosomes est la synthèse des protéines.

Les bactéries se reproduisent par fission binaire, ou simplement en se divisant en deux et en divisant les composants cellulaires de manière égale, y compris l'information génétique dans le seul petit chromosome.

Contrairement à la mitose, cette forme de division cellulaire ne nécessite pas d'étapes distinctes.

Les peptidoglycanes uniques : Toutes les parois cellulaires végétales et les parois cellulaires bactériennes sont principalement constituées de chaînes glucidiques.

Mais alors que les parois des cellules végétales contiennent de la cellulose, que vous verrez dans les ingrédients de nombreux aliments, les parois des cellules bactériennes contiennent une substance appelée peptidoglycane, ce que vous ne ferez pas.

Ce peptidoglycane, qui est trouvé seulement chez les procaryotes, se décline en différents types; il donne sa forme à l'ensemble de la cellule et confère à la cellule une protection contre les agressions mécaniques.

Les peptidoglycanes sont constitués d'un squelette appelé glycane, qui lui-même consiste en acide muramique et glucosamine, qui ont tous deux à leur tour des groupes acétyle attachés à leurs atomes d'azote. Ils comprennent également des chaînes peptidiques d'acides aminés qui sont réticulées à d'autres chaînes peptidiques voisines.

La force de ces interactions « de pontage » varie considérablement entre les différents peptidoglycanes et donc entre les différentes bactéries.

Cette caractéristique, comme vous le verrez, permet de classer les bactéries en types distincts en fonction de la réaction de leurs parois cellulaires à un certain produit chimique.

Les liaisons croisées sont formées par l'action d'une enzyme appelée transpeptidase, qui est la cible d'une classe d'antibiotiques utilisés pour lutter contre les maladies infectieuses chez l'homme et d'autres organismes.

Alors que toutes les bactéries ont une paroi cellulaire, sa composition change d'une espèce à l'autre en raison des différences dans la teneur en peptidoglycane dont les parois cellulaires sont en partie ou en grande partie constituées.

Les bactéries peuvent être séparées en deux types appelés gram-positif et gram-négatif.

Ils portent le nom du biologiste Hans Christian Gram, un pionnier de la biologie cellulaire qui a développé une technique de coloration dans les années 1880, appelée à juste titre le Coloration de Gram, qui fait que certaines bactéries deviennent violettes ou bleues et d'autres rouges ou roses.

L'ancien type de bactérie est devenu connu sous le nom de Gram positif, et leurs propriétés de coloration sont attribuables au fait que leurs parois cellulaires contiennent une fraction très élevée de peptidoglycane par rapport à la totalité de la paroi.

Les bactéries à coloration rouge ou rose sont appelées gram-négatif, et comme vous pouvez le deviner, ces bactéries ont des parois constituées de quantités modestes à faibles de peptidoglycane.

Chez les bactéries à Gram négatif, une fine membrane se trouve à l'extérieur de la paroi cellulaire, formant le membrane cellulaire.

Cette couche est similaire à la membrane plasmique de la cellule qui se trouve de l'autre côté de la paroi cellulaire, plus près de l'intérieur de la cellule. Dans certaines cellules gram-négatives, telles que E. coli, la membrane cellulaire et l'enveloppe nucléaire entrent effectivement en contact à certains endroits, pénétrant le peptidoglycane de la paroi mince qui les sépare.

Cette enveloppe nucléaire contient des molécules s'étendant vers l'extérieur appelées lipopolysaccharides, ou alors LPS. S'étendant de l'intérieur de cette membrane se trouvent des lipoprotéines muréines qui sont attachées à l'extrémité éloignée à l'extérieur de la paroi cellulaire.

Les bactéries à Gram positif ont une paroi cellulaire de peptidoglycane épaisse, d'environ 20 à 80 nm (nanomètres ou un milliardième de mètre) d'épaisseur.

Les exemples comprennent staphylocoques, streptocoques, lactobacilles et Bacille espèce.

Ces bactéries tachent violet ou rouge, mais généralement violet, avec coloration de Gram, car le peptidoglycane conserve le colorant violet appliqué au début de la procédure lorsque la préparation est ensuite lavée à l'alcool.

Cette paroi cellulaire plus robuste offre aux bactéries gram-positives une plus grande protection contre la plupart des agressions extérieures par rapport aux bactéries gram-négatives, bien que la teneur élevée en peptidoglycane de ces organismes fait de leurs murs une sorte de forteresse unidimensionnelle, rendant à son tour une stratégie un peu plus facile concernant la façon de la détruire.

•••Sciences

Les bactéries Gram-positives sont généralement plus sensibles aux antibiotiques qui ciblent la paroi cellulaire que ne le sont espèce gram-négative, car elle est exposée à l'environnement au lieu de s'asseoir sous ou à l'intérieur d'une cellule enveloppe.

Les couches de peptidoglycane des bactéries à Gram positif sont généralement riches en molécules appelées acides teichoïques, ou alors AT.

Ce sont des chaînes glucidiques qui traversent et parfois dépassent la couche de peptidoglycane.

On pense que le TA stabilise le peptidoglycane autour de lui simplement en le rendant plus rigide, plutôt qu'en exerçant des propriétés chimiques.

L'AT est en partie responsable de la capacité de certaines bactéries à Gram positif, telles que les espèces streptococciques, à se lier à protéines spécifiques à la surface des cellules hôtes, ce qui facilite leur capacité à provoquer une infection et, dans de nombreux cas, maladie.

Lorsque des bactéries ou d'autres micro-organismes sont capables de provoquer une maladie infectieuse, ils sont appelés pathogène.

Les parois cellulaires des bactéries du Famille des mycobactéries, en plus de contenir du peptidoglycane et des TA, ont une couche externe «cireuse» constituée de acides mycoliques. Ces bactéries sont connues sous le nom de «Acide rapide,” parce que des taches de ce type sont nécessaires pour pénétrer cette couche cireuse pour permettre un examen microscopique utile.

Les bactéries à Gram négatif, comme leurs homologues à Gram positif, ont des parois cellulaires peptidoglycanes.

Cependant, la paroi est beaucoup plus mince, seulement environ 5 à 10 nm d'épaisseur. Ces parois ne se colorent pas en violet avec la coloration de Gram car leur plus faible teneur en peptidoglycane signifie que la paroi ne peut pas retenir beaucoup de colorant lorsque la préparation est lavée avec de l'alcool, ce qui entraîne une couleur rose ou rougeâtre dans le finir.

Comme indiqué ci-dessus, la paroi cellulaire n'est pas la dernière de ces bactéries, mais est plutôt recouverte d'une autre membrane plasmique, l'enveloppe cellulaire ou la membrane externe.

Cette couche a une épaisseur d'environ 7,5 à 10 nm, rivalisant ou dépassant l'épaisseur de la paroi cellulaire.

Dans la plupart des bactéries à Gram négatif, l'enveloppe cellulaire est liée à un type de molécule de lipoprotéine appelée lipoprotéine de Braun, qui, à son tour, est liée au peptidoglycane de la paroi cellulaire.

Les bactéries à Gram négatif sont généralement moins sensibles aux antibiotiques ciblant la paroi cellulaire car elles ne sont pas exposées à l'environnement; il a toujours la membrane extérieure pour la protection.

De plus, chez les bactéries à Gram négatif, une matrice de type gel occupe le territoire à l'intérieur de la paroi cellulaire et à l'extérieur de la membrane plasmique appelé espace périplasmique.

Le composant peptidoglycane de la paroi cellulaire des bactéries gram-négatives n'a qu'environ 4 nm d'épaisseur.

Alors qu'une paroi cellulaire bactérienne à Gram positif aurait plus de peptidoglycanes pour donner de la substance à sa paroi, un insecte à Gram négatif a d'autres outils en réserve dans sa membrane externe.

Chaque molécule de LPS est composée d'une sous-unité lipidique A riche en acides gras, d'un petit noyau polysaccharidique et d'une chaîne latérale O constituée de molécules de type sucre. Cette chaîne latérale O forme le côté externe du LPS.

La composition exacte de la chaîne latérale varie entre les différentes espèces bactériennes.

Des portions de la chaîne latérale O appelées antigènes peuvent être identifiées par des tests de laboratoire pour identifier souches bactériennes pathogènes spécifiques (une « souche » est un sous-type d'une espèce bactérienne, comme une race de chien).

Archées sont plus diversifiées que les bactéries, tout comme leurs parois cellulaires. Notamment, ces parois ne contiennent pas de peptidoglycane.

Au contraire, ils contiennent généralement une molécule appelée de la même manière appelée pseudopeptidoglycane, ou alors pseudomurine. Dans cette substance, une partie du peptidoglycane ordinaire appelé NAM est remplacée par une sous-unité différente.

Certaines archées peuvent à la place avoir une couche de glycoprotéines ou alors polysaccharides qui se substituent à la paroi cellulaire à la place du pseudopeptidoglycane. Enfin, comme pour certaines espèces bactériennes, quelques archées sont complètement dépourvues de parois cellulaires.

Les archées contenant de la pseudomuréine sont insensible aux antibiotiques de la classe des pénicillines car ces médicaments sont des inhibiteurs de la transpeptidase qui interfèrent avec la synthèse du peptidoglycane.

Dans ces archées, il n'y a pas de synthèse de peptidoglycanes et donc rien sur lequel les pénicillines peuvent agir.

Les cellules bactériennes dépourvues de parois cellulaires peuvent avoir des structures de surface cellulaire supplémentaires en plus de celles discutées, telles que glycocalyse (le singulier est glycocalyx) et les couches S.

Un glycocalyx est une couche de molécules de type sucre qui se présente sous deux types principaux: gélules et couches de boue. Une capsule est une couche bien organisée de polysaccharides ou de protéines. Une couche visqueuse est moins étroitement organisée et elle est moins étroitement attachée à la paroi cellulaire en dessous qu'un glycocalyx.

En conséquence, un glycocalyx est plus résistant au lavage, tandis qu'une couche visqueuse peut être plus facilement déplacée. La couche visqueuse peut être composée de polysaccharides, de glycoprotéines ou de glycolipides.

Ces variations anatomiques se prêtent à une grande signification clinique.

Les glycocalyces permettent aux cellules de coller à certaines surfaces, aidant à la formation de colonies d'organismes appelées biofilms qui peuvent former plusieurs couches et protéger les individus du groupe. Pour cette raison, la plupart des bactéries à l'état sauvage vivent dans des biofilms formés à partir de communautés bactériennes mixtes. Les biofilms entravent l'action des antibiotiques ainsi que des désinfectants.

Tous ces attributs contribuent à la difficulté d'éliminer ou de réduire les microbes et d'éradiquer les infections.

Des souches bactériennes naturellement résistantes à un antibiotique donné grâce à une mutation avantageuse sont « sélectionnées » dans les populations humaines car ce sont les microbes laissés pour compte lorsque les microbes sensibles aux antibiotiques sont tués, et ces "super microbes" se multiplient et continuent de causer maladie.

Au cours de la deuxième décennie du 21e siècle, une variété de bactéries gram-négatives est devenue de plus en plus résistant aux antibiotiques, entraînant une augmentation des maladies et des décès dus aux infections et augmentant les soins de santé frais. La résistance aux antibiotiques est un exemple archétypal de section naturelle sur des échelles de temps observables pour l'homme.

Les exemples comprennent:

• E. coli, qui provoque des infections des voies urinaires (IVU).
• Acinetobacter baumanii, ce qui cause des problèmes principalement dans les établissements de soins de santé.
• Pseudomonas aeruginosa, qui provoque des infections du sang et une pneumonie chez les patients hospitalisés et une pneumonie chez les patients atteints de mucoviscidose.
• Klebsiella pneumoniae, qui est responsable de nombreuses infections dans les établissements de soins, parmi lesquelles la pneumonie, les infections du sang et les infections urinaires.
• Neisseria gonorrhoeae, qui cause la gonorrhée, une maladie sexuellement transmissible, la deuxième maladie infectieuse la plus fréquemment signalée aux États-Unis.

Les chercheurs en médecine s'efforcent de faire face aux insectes résistants dans ce qui équivaut à une course aux armements microbiologiques.