CELLULE Les mouvements
La locomotion cellulaire
La nage
Les cellules ont une taille qui va du micromètre pour une bactérie (ou cellule procaryote) à quelques dizaines de micromètres pour les cellules eucaryotes (dont l'ADN est isolé du cytoplasme par une enveloppe). Elles sont donc soumises à des contraintes physiques très différentes de celles que peuvent subir des organismes multicellulaires de grande taille : la viscosité de l'eau domine la physique de leur mouvement, alors que c'est l'inertie qui domine celle des organismes. Les cellules doivent, pour se déplacer, s'appuyer en permanence sur l'eau qui les entoure. Elles possèdent pour cela des structures spécialisées, les flagelles ou les cils, dont les mouvements sont entretenus par des mécanismes très différents selon qu'ils appartiennent à des bactéries (procaryote) ou à des cellules eucaryotes.
Les procaryotes
Nage des cellules
Encyclopædia Universalis France
Les bactéries sont si petites (1 micromètre de longueur) qu'elles sont soumises de manière violente à l'agitation thermique du milieu (mouvement brownien). Elles sont pourtant capables de se diriger vers des sources de nourriture ou d'éviter des conditions d'environnement adverses, en se déplaçant à la vitesse considérable, pour leur taille, de 20 à 30 micromètres par seconde. Le plus souvent, elles le font en utilisant des flagelles, qui fonctionnent comme une hélice de bateau. Dans la bactérie intestinale Escherichia coli, par exemple, chaque flagelle est un filament rigide de 14 millièmes de micromètres de diamètre et de 10 micromètres de longueur, qui tourne à la vitesse incroyable de quelque 200 tours par seconde grâce à un petit moteur rotatif inséré dans la membrane et la paroi de la cellule (fig. 2). Le flagelle ayant une forme d'hélice droite, sa rotation, dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde de la bactérie vers le flagelle, produit une poussée sur le milieu qui entraîne le déplacement de la bactérie dans le sens opposé à la poussée. Les différents flagelles coopèrent pour produire un mouvement rectiligne de la bactérie, en formant une tresse unique compatible avec la forme en hélice droite des flagelles et avec leur rotation individuelle. Un tel mouvement dure de l'ordre de la seconde, après quoi la cellule change brutalement, et au hasard, de direction en pivotant sur place, grâce à une inversion du sens de rotation des flagelles, qui est incompatible avec le maintien d'une organisation des flagelles en une tresse unique produisant une traction. Une modification de la fréquence des changements de direction de la bactérie provoquée par les signaux de l'environnement auxquels elle est sensible lui permet de se diriger.
Certaines bactéries ont développé un moyen alternatif de déplacement très différent de la nage. Il s'agit des bactéries pathogènes, dont le développement dans l'organisme est intracellulaire. Ainsi, la bactérie responsable de la listériose (Listeria monocytogenes) est capable d'abandonner ses flagelles lorsqu'elle pénètre dans une cellule et d'utiliser à son profit les systèmes d'assemblages moléculaires de la cellule hôte pour traverser très rapidement, et envahir de proche en proche, les cellules de l'organisme, échappant ainsi à la surveillance immunitaire. En effet, grâce à certaines molécules qu'elle synthétise et expose à sa surface, cette bactérie peut gouverner l'assemblage de l'actine en microfilaments, formant une structure dite en queue de comète dans son sillage. Ce mécanisme est aujourd'hui l'objet de nombreuses études. Il est en effet un système modèle commode pour la compréhension des mécanismes d'assemblage qui sont à l'origine du mouvement de type amiboïde à l'avant des cellules eucaryotes : il peut être observé dans un extrait acellulaire et intéresse aussi bien les physiciens que les biologistes.[...]
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Écrit par
- Michel BORNENS : directeur de recherche au C.N.R.S. (D.R.C.E.), chef d'équipe Biologie du cycle cellulaire et de la motilité
- Matthieu PIEL : docteur ès sciences
Classification
Médias
Taille des structures en mouvement et vitesses de déplacement correspondantes
Encyclopædia Universalis France
Nage des cellules
Encyclopædia Universalis France
Chimiotaxie
Encyclopædia Universalis France
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CELLULE, notion de
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