ORGANISMES UNICELLULAIRES: CARACTÉRISTIQUES, REPRODUCTION, NUTRITION - LA BIOLOGIE - 2025

Les organismes unicellulaires sont des êtres dont le matériel génétique, la machinerie enzymatique, les protéines et autres molécules nécessaires à la vie sont confinés à une seule cellule. Grâce à cela, ce sont des entités biologiques extrêmement complexes, souvent de très petite taille.

Des trois domaines de la vie, deux d'entre eux - les archées et les bactéries - sont constitués d'organismes unicellulaires. En plus d'être unicellulaires, ces organismes procaryotes sont dépourvus de noyau et sont extrêmement diversifiés et abondants.

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Dans le domaine restant, les eucaryotes, on trouve à la fois des organismes unicellulaires et multicellulaires. Dans le unicellulaire, nous avons des protozoaires, des champignons et des algues.

Caractéristiques principales

Il y a environ 200 ans, les biologistes de l'époque considéraient que les organismes constitués d'une seule cellule étaient relativement simples. Cette conclusion était due au peu d'informations qu'ils recevaient des objectifs qu'ils utilisaient pour la visualisation.

Aujourd'hui, grâce aux avancées technologiques liées à la microscopie, nous pouvons visualiser le réseau complexe de structures que possèdent les êtres unicellulaires et la grande diversité que présentent ces lignées. Ensuite, nous discuterons des structures les plus pertinentes dans les organismes unicellulaires, à la fois chez les eucaryotes et les procaryotes.

Composants d'une cellule procaryote

Matériel génétique

La caractéristique la plus marquante d'une cellule procaryote est l'absence de membrane qui délimite le matériel génétique. Autrement dit, l'absence d'un véritable noyau.

En revanche, l'ADN est situé comme une structure proéminente: le chromosome. Dans la plupart des bactéries et archées, l'ADN est organisé en un grand chromosome circulaire associé aux protéines.

Dans une bactérie modèle, telle que Escherichia coli (plus sur sa biologie dans les sections suivantes), le chromosome atteint une longueur linéaire allant jusqu'à 1 mm, soit près de 500 fois la taille de la cellule.

Afin de stocker tout ce matériel, l'ADN doit prendre une conformation super-enroulée. Cet exemple peut être extrapolé à la plupart des membres des bactéries. La région physique où se trouve cette structure compacte de matériel génétique est appelée le nucléoïde.

En plus du chromosome, les organismes procaryotes peuvent posséder des centaines de petites molécules d'ADN supplémentaires, appelées plasmides.

Ceux-ci, comme le chromosome, codent pour des gènes spécifiques, mais en sont physiquement isolés. Comme ils sont utiles dans des circonstances très spécifiques, ils constituent une sorte d'éléments génétiques auxiliaires.

Ribosomes

Pour la fabrication de protéines, les cellules procaryotes ont une machinerie enzymatique complexe appelée ribosomes, qui est distribuée dans tout l'intérieur de la cellule. Chaque cellule peut contenir environ 10 000 ribosomes.

Machines photosynthétiques

Les bactéries qui réalisent la photosynthèse ont des mécanismes supplémentaires qui leur permettent de capter la lumière du soleil et de la convertir plus tard en énergie chimique. Les membranes des bactéries photosynthétiques ont des invaginations où sont stockés les enzymes et les pigments nécessaires aux réactions complexes qu'elles effectuent.

Ces vésicules photosynthétiques peuvent rester attachées à la membrane plasmique ou elles peuvent être détachées et situées à l'intérieur de la cellule.

Cytosquelette

Comme son nom l'indique, le cytosquelette est le squelette de la cellule. La base de cette structure est composée de fibres de nature protéique, essentielles pour le processus de division cellulaire et pour le maintien de la forme cellulaire.

Des recherches récentes ont montré que le cytosquelette chez les procaryotes est constitué d'un réseau complexe de filaments et n'est pas aussi simple qu'on le pensait auparavant.

Organelles chez les procaryotes

Historiquement, l'une des caractéristiques les plus frappantes d'un organisme procaryote était son absence de compartiments internes ou d'organites.

Aujourd'hui, il est admis que les bactéries possèdent des types spécifiques d'organites (compartiments entourés de membranes) liés au stockage des ions calcium, des cristaux minéraux qui participent à l'orientation cellulaire et des enzymes.

Composants d'une cellule eucaryote unicellulaire

Dans la lignée des eucaryotes, nous avons également des organismes unicellulaires. Celles-ci se caractérisent par le fait que le matériel génétique est confiné dans un organite entouré d'une membrane dynamique et complexe.

La machinerie de fabrication des protéines est également constituée de ribosomes dans ces organismes. Cependant, chez les eucaryotes, ils sont plus gros. En fait, la différence de taille des ribosomes est l'une des principales différences entre les deux groupes.

Les cellules eucaryotes sont plus complexes que les cellules procaryotes décrites dans la section précédente, car elles ont des sous-compartiments entourés d'une ou plusieurs membranes appelées organites. Parmi eux, nous avons les mitochondries, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les vacuoles et les lysosomes, entre autres.

Dans le cas des organismes capables de photosynthèse, ils ont la machinerie enzymatique et les pigments stockés dans des structures appelées plastes. Les plus connus sont les chloroplastes, bien qu'il existe également des amyloplastes, des chromoplastes, des étioplastes, entre autres.

Certains eucaryotes unicellulaires ont des parois cellulaires, telles que les algues et les champignons (bien qu'ils varient dans leur nature chimique).

Différences entre les bactéries et les archées

Comme nous l'avons mentionné, les domaines des archées et des bactéries sont constitués d'individus unicellulaires. Cependant, le fait de partager cette caractéristique ne signifie pas que les lignées sont les mêmes.

Si nous comparons minutieusement les deux groupes, nous réaliserons qu'ils diffèrent de la même manière que nous - ou tout autre mammifère - différons d'un poisson. Les différences fondamentales sont les suivantes.

La membrane cellulaire

En partant des limites cellulaires, les molécules qui composent la paroi et la membrane des deux lignées diffèrent profondément. Chez les bactéries, les phospholipides sont constitués d'acides gras liés à un glycérol. En revanche, les archées présentent des phospholipides (isoprénoïdes) hautement ramifiés attachés au glycérol.

De plus, les liaisons qui forment des phospholipides diffèrent également, ce qui se traduit par une membrane plus stable chez les archées. Pour cette raison, les archées peuvent vivre dans des environnements où la température, le pH et d'autres conditions sont extrêmes.

Membrane cellulaire

La paroi cellulaire est une structure qui protège l'organisme cellulaire du stress osmotique généré par la différence de concentrations entre l'intérieur de la cellule et l'environnement, formant une sorte d'exosquelette.

Généralement, la cellule présente une concentration élevée de solutés. Selon les principes de l'osmose et de la diffusion, l'eau entrerait dans la cellule, augmentant son volume.

La paroi protège la cellule de la rupture, grâce à sa structure ferme et fibreuse. Chez les bactéries, le principal composant structurel est le peptidoglycane, bien que certaines molécules, telles que les glycolipides, puissent être présentes.

Dans le cas des archées, la nature de la paroi cellulaire est assez variable et dans certains cas inconnue. Cependant, le peptidoglycane a été absent des études à ce jour.

Organisation du génome

En termes d'organisation structurale du matériel génétique, les archées sont plus similaires aux organismes eucaryotes, puisque les gènes sont interrompus par des régions qui ne seront pas traduites, appelées introns - le terme utilisé pour les régions qui seront traduites est «exon ».

Au contraire, l'organisation du génome bactérien s'effectue principalement dans des opérons, où les gènes sont dans des unités fonctionnelles situées les unes après les autres, sans interruption.

Différences avec les organismes multicellulaires

La différence cruciale entre un organisme multicellulaire et un organisme unicellulaire est le nombre de cellules qui composent l'organisme.

Les organismes multicellulaires sont constitués de plus d'une cellule, et généralement chacun est spécialisé dans une tâche particulière, la division des tâches étant l'une de ses caractéristiques les plus remarquables.

En d'autres termes, puisque la cellule n'a plus à effectuer toutes les activités nécessaires pour maintenir un organisme en vie, une division des tâches se produit.

Par exemple, les cellules neuronales accomplissent des tâches complètement différentes de celles des cellules rénales ou musculaires.

Cette différence dans les tâches effectuées se traduit par des différences morphologiques. Autrement dit, toutes les cellules qui composent un organisme multicellulaire n'ont pas la même forme - les neurones sont en forme d'arbre, les cellules musculaires sont allongées, etc.

Les cellules spécialisées des organismes multicellulaires sont regroupées dans les tissus et celles-ci à leur tour dans les organes. Les organes qui remplissent des fonctions similaires ou complémentaires sont regroupés en systèmes. Ainsi, nous avons une organisation hiérarchique structurelle qui n'apparaît pas dans les entités unicellulaires.

la reproduction

Reproduction asexuée

Les organismes unicellulaires se reproduisent de manière asexuée. Notez que dans ces organismes, il n'y a pas de structures spéciales impliquées dans la reproduction, comme cela se produit dans différentes espèces d'êtres multicellulaires.

Dans ce type de reproduction asexuée, un père donne naissance à une progéniture sans avoir besoin d'un partenaire sexuel, ni de la fusion des gamètes.

La reproduction asexuée est classée de différentes manières, en utilisant généralement comme référence le plan ou la forme de division que l'organisme utilise pour se diviser.

Un type commun est la fission binaire, où un individu donne naissance à deux organismes, identiques au parent. Certains ont la capacité d'effectuer une fission en générant plus de deux descendants, ce qui est connu sous le nom de fission multiple.

Un autre type est le bourgeonnement, où un organisme donne naissance à un plus petit. Dans ces cas, l'organisme parental germe un prolongement qui continue de croître jusqu'à une taille adéquate et est ensuite détaché de son parent. D'autres organismes unicellulaires peuvent se reproduire en formant des spores.

Bien que la reproduction asexuée soit typique des organismes unicellulaires, elle n'est pas unique à cette lignée. Certains organismes multicellulaires, tels que les algues, les éponges, les échinodermes, entre autres, peuvent se reproduire grâce à cette modalité.

Transfert de gène horizontal

Bien qu'il n'y ait pas de reproduction sexuée chez les organismes procaryotes, ils peuvent échanger du matériel génétique avec d'autres individus par le biais d'un événement appelé transfert horizontal de gènes. Cet échange n'implique pas de transmettre le matériel des parents aux enfants, mais se produit entre des individus de la même génération.

Cela se produit par trois mécanismes fondamentaux: la conjugaison, la transformation et la transduction. Dans le premier type, de longs morceaux d'ADN peuvent être échangés par des connexions physiques entre deux individus au moyen d'un pili sexuel.

Dans les deux mécanismes, la taille de l'ADN échangé est plus petite. La transformation est la prise d'ADN nu par une bactérie et la transduction est la réception d'ADN étranger à la suite d'une infection virale.

Abondance

La vie peut être divisée en trois domaines principaux: les archées, les bactéries et les eucaryotes. Les deux premiers sont procaryotes, car leur noyau n'est pas entouré d'une membrane et ce sont tous des organismes unicellulaires.

Selon les estimations actuelles, il y a plus de 3.10 ³⁰ individus de bactéries et archées sur terre, la plupart d'entre eux sans nom et sans description. En fait, notre propre corps est constitué de populations dynamiques de ces organismes, qui établissent avec nous des relations symbiotiques.

Nutrition

La nutrition des organismes unicellulaires est extrêmement variée. Il existe à la fois des organismes hétérotrophes et autotrophes.

Les premiers doivent consommer leur nourriture de l'environnement, engloutissant généralement des particules nutritionnelles. Les variantes autotrophes disposent de toutes les machines nécessaires à la conversion de l'énergie lumineuse en chimie, stockée dans les sucres.

Comme tout organisme vivant, les plantes unicellulaires ont besoin de certains nutriments tels que l'eau, source de carbone, des ions minéraux, entre autres, pour leur croissance et reproduction optimales. Cependant, certains nécessitent également des nutriments spécifiques.

Exemples d'organismes unicellulaires

En raison de la grande diversité des organismes unicellulaires, il est difficile de citer des exemples. Cependant, nous mentionnerons les organismes modèles en biologie et les organismes ayant une pertinence médicale et industrielle:

Escherichia coli

L'organisme le mieux étudié est sans aucun doute la bactérie Escherichia coli. Bien que certaines souches puissent avoir des conséquences néfastes sur la santé, E. coli est un composant normal et abondant du microbiote humain.

C'est bénéfique à partir de différents points de vue. Dans notre tube digestif, les bactéries aident à la production de certaines vitamines et excluent de manière compétitive les microorganismes pathogènes qui pourraient pénétrer dans notre corps.

De plus, dans les laboratoires de biologie, c'est l'un des organismes modèles les plus utilisés, étant très utile pour les découvertes scientifiques.

Trypanosoma cruzi

C'est un parasite protozoaire qui vit à l'intérieur des cellules et cause la maladie de Chagas. Ceci est considéré comme un problème de santé publique important dans plus de 17 pays situés sous les tropiques.

L'une des caractéristiques les plus remarquables de ce parasite est la présence d'un flagelle pour la locomotion et d'une seule mitochondrie. Ils sont transmis à leur hôte mammifère par des insectes appartenant à la famille des hémiptères, appelés triatomines.

D'autres exemples de micro-organismes sont Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, entre autres.

Références

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