FLAGELLES: EUCARYOTES, PROCARYOTES (STRUCTURE ET FONCTIONS) - LA BIOLOGIE - 2025

Un flagelle est une projection cellulaire en forme de fouet qui participe à la locomotion d'organismes unicellulaires et au mouvement de diverses substances dans des organismes plus complexes.

Nous trouvons des flagelles dans les lignées eucaryotes et procaryotes. Les flagelles procaryotes sont des éléments simples, formés par un seul microtubule composé de sous-unités de flagelline configurées de manière hélicoïdale, formant un noyau creux.

Source: LadyofHats. Version espagnole d'Alejandro Porto

Chez les eucaryotes, la configuration est de neuf paires de microtubules de tubuline et de deux paires situées dans la région centrale. L'un des exemples typiques de flagelles est les extensions de spermatozoïdes, qui leur donnent de la mobilité et permettent à l'ovule de se féconder.

Les cils, un autre type de prolongation cellulaire, ont une structure et une fonction similaires à celles des flagelles, mais ne doivent pas être confondus avec les flagelles. Ils sont beaucoup plus courts et se déplacent différemment.

Flagelles chez les procaryotes

Chez les bactéries, les flagelles sont des filaments hélicoïdaux dont les dimensions sont comprises entre 3 et 12 micromètres de longueur et 12 à 30 nanomètres de diamètre. Ils sont plus simples que les mêmes éléments chez les eucaryotes.

Structure

Structurellement, les flagelles des bactéries sont composés d'une molécule protéique appelée flagelline. Les flagellines sont immunogènes et représentent un groupe d'antigènes appelés «antigènes H» qui sont spécifiques à chaque espèce ou souche. Celui-ci est de forme cylindrique, avec un centre creux.

Dans ces flagelles, on peut distinguer trois parties principales: un long filament externe, un crochet qui se situe à l'extrémité du filament et un corps basal qui est ancré au crochet.

Le corps basal partage des caractéristiques avec l'appareil de sécrétion des facteurs de virulence. Cette similitude pourrait indiquer que les deux systèmes ont été hérités d'un ancêtre commun.

Classification

En fonction de l'emplacement du flagelle, les bactéries sont classées en différentes catégories. Si le flagelle est situé aux pôles de la cellule en tant que structure polaire unique à une extrémité, il est monotérique et s'il le fait aux deux extrémités, il est amphibien.

Le flagelle peut également être trouvé sous forme de «panache» sur un ou les deux côtés de la cellule. Dans ce cas, le terme attribué est lophotrique. Le dernier cas se produit lorsque la cellule a plusieurs flagelles répartis de manière homogène sur toute la surface et est appelée péritricheuse.

Chacun de ces types de flagellation présente également des variations dans le type de mouvements que les flagelles font.

Les bactéries affichent également d'autres types de projections sur la surface cellulaire. L'un d'eux est les pili, ils sont plus rigides qu'un flagelle et il en existe deux types: les courts et abondants, et les longs impliqués dans les rapports sexuels.

Mouvement

La poussée ou la rotation du flagelle bactérien est le produit de l'énergie provenant de la force motrice protonique et non directement de l'ATP.

Les flagelles bactériens se caractérisent par le fait qu'ils ne tournent pas à vitesse constante. Ce paramètre dépendra de la quantité d'énergie que la cellule produit à un moment donné. La bactérie est capable non seulement de moduler la vitesse, mais aussi de changer de direction et de mouvement flagellaire.

Lorsque les bactéries sont dirigées vers une zone particulière, elles sont susceptibles d'être attirées par un stimulus. Ce mouvement est connu sous le nom de taxis et le flagelle permet à l'organisme de se déplacer vers l'emplacement souhaité.

Flagella chez les eucaryotes

Comme les organismes procaryotes, les eucaryotes présentent une série de processus à la surface de la membrane. Les flagelles eucaryotes sont constitués de microtubules et sont de longues projections impliquées dans le mouvement et la locomotion.

En outre, dans les cellules eucaryotes, il peut y avoir une série de processus supplémentaires qui ne doivent pas être confondus avec les flagelles. Les microvillosités sont des extensions de la membrane plasmique impliquées dans l'absorption, la sécrétion et l'adhésion des substances. Il est également lié à la motilité.

Structure

La structure des flagelles eucaryotes est appelée un axonème: une configuration composée de microtubules et d'une autre classe de protéines. Les microtubules sont configurés selon un motif appelé «9 + 2», qui indique qu'il existe une paire de microtubules centrale entourée de 9 paires externes.

Bien que cette définition soit très populaire dans la littérature, elle peut être trompeuse, car une seule paire est située au centre - et non deux.

Structure des microtubules

Les microtubules sont des éléments protéiques constitués de tubuline. De cette molécule, il existe deux formes: l'alpha et la bêta tubuline. Ceux-ci se regroupent pour former un dimère, qui formera l'unité de microtubules. Les unités polymérisent et s'agrègent latéralement.

Il existe des différences entre le nombre de protofilaments que possèdent les microtubules qui sont situés autour de la paire centrale. L'un est connu sous le nom de tubule A ou complet car il comporte 13 protofilaments, contrairement au tubule B, qui ne comporte que 10 à 11 filaments.

Dynein et Nexin

Chacun des microtubules est attaché à son extrémité négative à une structure connue sous le nom de corps basal ou kinétosome, dont la structure est similaire au centriole des centrosomes avec neuf triplets de microtubules.

La protéine dynéine, d'une grande importance dans le mouvement flagellaire eucaryote (une ATPase), est associée par deux bras à chaque tubule A.

Nexin est une autre protéine importante dans la composition du flagelle. Ceci est responsable de la jonction des neuf paires de microtubules externes.

Mouvement

Le mouvement des flagelles eucaryotes est dirigé par l'activité de la protéine dynéine. Cette protéine, avec la kinésine, sont les éléments moteurs les plus importants qui accompagnent les microtubules. Ces "marchent" sur le microtubule.

Le mouvement se produit lorsque les paires de microtubules externes se déplacent ou glissent. Dynein est liée à la fois aux tubules de type A et de type B. Plus précisément, la base est associée à A et la tête à B. Nexin joue également un rôle dans le mouvement.

Rares sont les études chargées d'élucider le rôle spécifique de la dynéine dans le mouvement flagellaire.

Différences entre les flagelles procaryotes et eucaryotes

Dimensions

Les flagelles des lignées procaryotes sont plus petites, pouvant atteindre 12 um de long et le diamètre moyen est de 20. Les flagelles eucaryotes peuvent dépasser 200 um de longueur et le diamètre est proche de 0,5 um.

Configuration structurelle

L'une des caractéristiques les plus remarquables des flagelles eucaryotes est leur organisation microtubulaire 9 + 0 et leur configuration de fibres 9 + 2. Les organismes procaryotes n'ont pas cette organisation.

Les flagelles procaryotes ne sont pas enveloppés dans la membrane plasmique, comme c'est le cas avec les eucaryotes.

La composition des flagelles procaryotes est simple et ne comprend que des molécules de protéine flagelline. La composition des flagelles eucaryotes est plus complexe, composée de tubuline, de dynéine, de nexine et d'un ensemble supplémentaire de protéines - ainsi que d'autres grandes biomolécules telles que les glucides, les lipides et les nucléotides.

Énergie

La source d'énergie des flagelles procaryotes n'est pas donnée par une protéine ATPase ancrée dans la membrane, mais par la force motrice du proton. Le flagelle eucaryote possède une protéine ATPase: la dynéine.

Similitudes et différences avec les cils

Similitudes

Rôle dans la locomotion

La confusion entre les cils et les flagelles est courante. Les deux sont des processus cytoplasmiques qui ressemblent à des cheveux et sont situés à la surface des cellules. Fonctionnellement, les cils et les flagelles sont des projections qui facilitent la locomotion cellulaire.

Structure

Les deux proviennent des corps basaux et ont une ultra-structure assez similaire. De même, la composition chimique des deux projections est très similaire.

Différences

Longueur

La différence cruciale entre les deux structures est liée à la longueur: alors que les cils sont de courtes projections (entre 5 et 20 um de longueur), les flagelles sont considérablement plus longs et peuvent atteindre des longueurs supérieures à 200 um, presque 10 fois plus longues. que les cils.

Quantité

Lorsque la cellule a des cils, elle le fait généralement en nombre significatif. Contrairement aux cellules qui ont des flagelles, qui en ont généralement un ou deux.

Mouvement

De plus, chaque structure a un mouvement particulier. Les cils se déplacent en coups puissants et les flagelles d'une manière ondulée, semblable à un fouet. Le mouvement de chaque cil dans la cellule est indépendant, tandis que celui des flagelles est coordonné. Les cils sont ancrés à une membrane ondulée et les flagelles ne le sont pas.

Complexité

Il existe une différence particulière entre la complexité des cils et des flagelles dans chaque structure. Les cils sont des projections complexes sur toute leur longueur, tandis que la complexité du flagelle est limitée uniquement à la base, où se trouve le moteur responsable de la rotation.

Fonction

En ce qui concerne leur fonction, les cils sont impliqués dans le mouvement des substances dans une direction spécifique et les flagelles ne sont liés qu'à la locomotion.

Chez les animaux, la fonction principale des cils est la mobilisation de fluides, de mucus ou d'autres substances à la surface.

Références

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. et Walter, P. (2008). Biologie moléculaire de la cellule. Garland Science, Taylor et Francis Group.
2. Cooper, GM, Hausman, RE et Wright, N. (2010). La cellule. Marban.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. et Eisenhour, DJ (2008). Principes intégrés de zoologie. New York: McGraw-Hill. 14e édition.
4. Madigan, MT, Martinko, JM et Parker, J. (2004). Brock: Biologie des micro-organismes. Pearson Education.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL et Johnson, TR (2004). Microbiologie: une introduction (Vol. 9). San Francisco, Californie: Benjamin Cummings.