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Universit´ e Libre de Bruxelles Ann´ ee acad´ emique Facult´ e des Sciences App

Universit´ e Libre de Bruxelles Ann´ ee acad´ emique Facult´ e des Sciences Appliqu´ ees 2005-2006 R´ esum´ e de biologie animale et v´ eg´ etale Prof. Louis De Vos Nguyen Anh Dung BIOL -G-101 Introduction L’´ etude de la biologie commenca vraiment avec l’apparition du microscope invent´ e par A.Leeuwenhoek. Dans la mˆ eme p´ eriode, R.Hooke invente lui aussi le microscope mais en Angleterre. Avec ces appareils, ils vont tenter de voir ce qui est invisble ` a l’œil nu. Cependant, il faudra attendre environ 200 ans pour que T.Wirshows tire des conclusions et ´ emette un postulat important: ”Toute cellule provient d’une cellule existante”. Cela implique donc que les cellules ne naisssent pas ` a partir de rien. Comment d´ eﬁnit-on l’´ etat vivant? Qu’est ce que la vie? En eﬀet, il est assez diﬃcile de d´ eﬁnir l’´ etat vivant, de faire la diﬀ´ erence avec l’inanim´ e. Pour cela, on d´ eﬁnit des caract´ eristiques de l’´ etat vivant: – la croissance – la reproduction – la nutrition pour avoir de l’´ energie. Cela entraine la d´ ef´ ecation (≡´ elimination des ´ el´ ements, aliments non assimil´ es par l’organisme) et l’excr´ etion (≡´ elimination des d´ echets produits ` a partir du m´ etabolisme) – la respiration (on capte l’oxyg` ene, on oxyde les aliments et on produit de l’´ energie) – la circulation (distribution et r´ epartition des aliments) Et pour que tout cela marche, il y a aussi une r´ egulation. On peut voir que c’est caract´ eristiques se retrouvent bien dans le monde v´ eg´ etal. Au niveau de la croissance et de la reproduction, ca semble assez clair. La nutrition est par contre diﬀ´ erente de la nutrition animale. De plus, il n’y a ni d´ ef´ ecation ni excr´ etion. La production d’´ energie se fait par la photosynth` ese. La respiration consiste en l’utilisation et la consommation de l’oxyg` ene et le rejet de dioxyde de carbone. Quant ` a la circulation, il s’agit de la circulation de la s` eve. Une distinction doit ´ egalement ˆ etre faite entre: – h´ et´ erotrophe (animaux et humains): qui mangent les autres – autotrophes (v´ eg´ etaux): qui ne mangent personne, qui se nourissent tout seul. 2 Chapitre 1 Les procaryotes Les procaryotes sont les organites actuels les plus simples qui manifestent les caract´ eristiques de la vie. Ils sont d´ epourvues de noyau et de tout organite d´ elimit´ e par une structure membranaire. Les procaryotes comportent: – Les eubact´ eries qui englobent la majorit´ e des bact´ eries actuelles, – Les arch´ eobact´ eries qui vivent dans des conditions environnementales extrˆ emes, – Les mycoplasmes qui sont de grandes tailles et se rapprochent des gros virus dont ils se dis- tinguent par le fait qu’ils assurent leurs propres synth` eses, – Les rickettsies qui ne se d´ eveloppent que dans les cellules de vert´ ebr´ es. Ce sont donc des parasites oblig´ es, – Les cyanophyc´ ees qui sont des procaryotes autotrophes. 1.1 Importance des bact´ eries Les bact´ eries jouent un rˆ ole essentiel dans l’´ equilibre du monde vivant et pr´ esentent, ` a ca titre, de multiples interf´ erences avec la biologie humaine. Toutefois, l’aspect le plus souvent soulign´ e est le rˆ ole que certaines d’entre elles, dites pathog` enes, jouent dans l’apparition de maladie. Il importe cependant de ne pas oublier que la plupart des bact´ eries ne sont pas pathog` enes. Cer- taines bact´ eries, dites symbiotiques, constituent des symbiotes indispensables au bon fonctionnement du tube digestif. Chez l’homme, c’est l’Escherichia Coli qui transforme l’ensembles des d´ etritus de la digestion en une pˆ ate f´ ecale. Citons ´ egalement le rˆ ole fondamental de certaines bact´ eries, dites ﬁxatrices d’azote, qui conver- tissent l’azote mol´ eculaire N2 de l’atmosph` ere en azote assimilable NO2, NO3 ou NH3. Cette trans- formation est essentielle car aucun organisme vivant (sauf les bact´ eries ﬁxatrices d’azote) n’est capable d’utiliser directement l’azote mol´ eculaire. Il existe aussi diverses bact´ eries assurant la d´ ecomposition des d´ etritus organiques et permettant ainsi le recyclage des constituants majeurs des ˆ etres vivants. On appelle fermentation, la d´ egradation bact´ erienne des polysaccharides en alcool et CO2 et putr´ efaction, la d´ egradation bact´ erienne des prot´ eines et des acides nucl´ eiques, c` ad des constituants azot´ es. Notons pour ﬁnir qu’au cours de ces cinquante derni` eres ann´ ees, les bact´ eries sont devenues des outils extrˆ emement oerformants pour l’´ etude exp´ erimentale de la biologie cellulaire ou moll´ eculaire et de la g´ en´ etique. 1.2 Description d’une bact´ erie (E.Coli) La bact´ erie E.Coli est la mieux connue actuellement pour plusieurs raisons: – c’est un mat´ eriel biologiques in´ epuisable 3 – elles se cultivent tr` es ais´ ement au labo et ne sont pas pathog` enes – on en connaˆ ıt de tr` es nombreuses souches mut´ ees pour diverses fonctions – elles se reproduisent rapidement (temps de g´ en´ eration dans de bonnes conditions: 20 min) Cette bact´ erie, en forme de bˆ atonnet, est de petite taille, 2µm de long pour 1µm de diam` etre. Elles ne forment jamais de spores et se d´ eplacent ` a l’aide de ﬁlaments ﬂagell´ es. Quand on regarde la composition chimique de la bact´ erie en phase exponentielle de multiplication, on peut remarquer que 70 % de la masse totale est constitu´ e d’eau (mˆ eme pourcentage pour la plupart des cellules vivantes). L’eau est en eﬀet indispensable au bon d´ eroulement de la majorit´ e des r´ eactions biochimiques car elle est un dipˆ ole qui s’oriente dans un champ ´ electrique, elle est un excellent solvant (cste di´ electrique ´ elev´ e) et sa chaleur sp´ eciﬁque est ´ elev´ ee. Les ions min´ eraux et les petites mol´ ecules organiques, qui repr´ esentent 25 % de la masse s` eche sont extr` emement nombreux mais peu diversiﬁ´ es. Ces mol´ ecules constituent les mat´ eriaux de synth` ese n´ ecessaires au m´ etabolisme cellulaire. Les prot´ eines quant ` a elles sont tr` es diversiﬁ´ ees et repr´ esentent pr` es de 50 % de la masse s` eche. Les acides nuc´ eiques (25 % de la masse s` eche) comportent une seule esp` ece d’acide d´ esoxy- ribonucl´ eique (ADN) et quelques milliers d’esp` eces d’acides ribonucl´ eiques (ARN). Les macromol´ ecules s’associent pour former des structures qualiﬁ´ ees d’organites. 1.2.1 La paroi Toutes les bact´ eries sont entour´ ees d’une paroi extensible constitu´ ee de mucopeptides propres aux procaryotes: les mur´ eines qui sont des prot´ eoglycanes c` ad des mol´ ecules constitu´ ees de longues chaˆ ınes de polysaccharides li´ es entre elles de mani` ere covalente par de courtes s´ equences de peptides. Les chaˆ ınes ainsi cr´ e´ ees sont des copolym` eres de deux hexoses amin´ es: la N-ac´ etylglucosamine (NAG) et l’acide N-ac´ etylmuramique (NAM) qui forment de longues chaˆ ınes parall` eles, pont´ ees entre elles par des s´ equences d’acides amin´ es. (voir sch´ ema p6 en bas) En bact´ eriologie, les bact´ eries sont souvent r´ epertori´ ees selon leur aﬃnit´ e pour un r´ eactif color´ e (cfr Gram le danois). Les bact´ eries GRAM−, de loin les plus nombreuses, ne pr´ esentent pas cette aﬃnit´ e. Leur paroi comporte en plus de la mur´ eine une couche externe de nature phospholipidique. Celle-ci poss` ede les caract´ eristiques fondamentales d’une membrane biologique mais aussi des particularit´ es telles que la pr´ esence de porines (=canal prot´ einique) permettant la diﬀusion de petites mol´ ecules et la pr´ esence de glycolipides. La paroi bact´ erienne constitue pour la cellule un v´ eritable squelette externe qui oppose une r´ esistance aux liquides contenus dans la cavit´ e qu’elle d´ elimite. Chez les bact´ eries, la pression os- motique peut atteindre des valeurs de 5 ` a 20 atmosph` eres. Le pouvoir pathog` ene de certaines souches bact´ eriennes est fr´ equemment li´ ee ` a l’existence de constituants particuliers de la paroi, sp´ eciﬁques de ces souches. Notons encore que parmi les antibiotiques qui repr´ esentent un ensemble tr` es h´ et´ erog` ene de sub- stances produites au d´ epart des microorganismes et susceptibles de tuer ou d’inhiber le m´ etabolisme d’autres microorganismes, il en existe toute une gamme qui agissent directement au niveau de la paroi des bact´ eries GAM+. 1.2.2 La capsule ou glycocalyx Dans des conditions naturelles, de nombreuses bact´ eries sont couvertes par une enveloppe mu- queuse ext´ erieure ` a la paroi: la capsule ou glycocalyx. Elle est compos´ ee principalement de carbohy- drates complexes, d’acides organiques ou encore de prot´ eines riches en un acide amin´ es particulier: l’acide glutamique. 4 Cette capsule leur permet de se lier: – ` a des surfaces inertes telles les dents ou les rochers qui tapissent le lit d’une rivi` ere ou d’un torrent – ` a uploads/Litterature/ biologie-animale-resume.pdf