Chimiotaxie

Chimiotaxie dans les bactéries

Qu'est-ce que la chimiotoxis?

La chimiotaxie est définie comme l'orientation ou le mouvement d'un organisme ou d'une cellule mobile en réponse à la présence de certaines substances chimiques dans l'environnement qui l'entoure. Le mouvement peut être vers la source du stimulus chimique ou contre lui, c'est-à-dire s'éloigner de ce.

"Chimiotaxie" est un terme composé: Taxis définit le mouvement d'un organisme ou d'une cellule en réponse à certains types de stimuli (lumière, température, objets, composés chimiques) et Chemio Il se réfère à un produit chimique qui, en tant que tel, a des caractéristiques et des propriétés particulières.

Dans la nature, on peut dire que tous les organismes mobiles et les cellules qui ont une capacité de mouvement libre présentent un certain type de mouvement chimiotactique (par chimiototaxie), et ces mouvements ont été très étudiés en particulier dans les organismes unicellulaires, procaryotes et eucaryotes.

Les premières observations de chimiotaaxie chez les procaryotes, par exemple, ont été effectuées dans des bactéries à la fin du 19e siècle, lorsqu'un groupe de biologistes (y compris Engelmann et Pfeffer) a découvert le mouvement des bactéries dans le sens de l'oxygène, à certains éléments minéraux et différents nutriments biologiques.

Molécules attrayantes et répulsives

La chimiotaxie, ou le mouvement des cellules ou des organismes par rapport à un stimulus chimique, peut se produire comme un mouvement vers La source de stimulus ou contre de cela (s'éloigner), en fonction des caractéristiques chimiques et de certaines propriétés de stimulus.

Ainsi, différents auteurs ont défini deux types de substances, le attractif et les répulsifs que, comme cela peut être compris dans votre nom, ils provoquent une réponse chimiotactique positive ou négative, respectivement.

Cependant, il faut dire que le mouvement vers soit contre d'un attrayant ou d'un répulsif est relatif au type de cellule, car ce que pour certains micro-organismes ou cellules du corps d'un animal, par exemple, est un répulsif, pour d'autres, il peut être attrayant et vice versa.

De même, il a généralement été déterminé que le mouvement est proportionnel au gradient chimique des substances qui fonctionnent comme une «source du stimulus», c'est-à-dire qui dépend de leur concentration et de la distance à laquelle ils sont par rapport à cela.

Le mouvement chimiotactique

Les deux cellules qui font partie des tissus et organes animaux, végétaux et fongiques, et ceux qui composent les populations de différentes espèces d'organismes unicellulaires, d'eucaryotes et de procaryotes, sont en permanence censurer L'environnement qui les entoure.

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Ce recensement Il leur permet, en particulier les organismes unicellulaires, identifiant les sources possibles de nourriture ou le danger potentiel et répondant à ces stimuli spécifiques: l'une des réponses les plus courantes est celle du mouvement, de sorte que ces cellules s'approchent ou s'éloignent de la source de la source de la source de le stimulus avec une certaine vitesse, selon l'affaire.

Quel que soit le type de cellule ou quel est le type de stimulus chimique en question, toutes les réponses chimiotactiques dépendent d'un système pour un ligand, un récepteur et, dans la plupart des cas, un messager chimique qui transmet les informations aux composants intracellulaires en charge du transport sur la réponse.

Les récepteurs sont connus sous le nom chimiorrécepteurs, Ils sont spécialisés pour la perception de petites concentrations de certaines molécules chimiques, qui agissent comme Ligands, et les messagers intracellulaires varient d'une cellule à une autre.

Chimiotaxie chez les eucaryotes

Dans toutes les cellules eucaryotes, y compris les organismes eucaryotes unicellulaires, le mouvement contre tout type de stimulus dépend d'une série de mécanismes largement disséminés, qui ont à voir avec la régulation des composants du cytosquelette.

Le cytosquelette est un réseau intracellulaire complexe qui participe à la communication intracellulaire, le mouvement intracellulaire des organiles et des vésicules, etc., et cela se compose de trois types de filaments appelés microfilaments, microtubules et filaments intermédiaires.

Cellule eucaryote animale

Les microfilaments sont formés par une protéine appelée actine, les microtubules sont des polymères de tubuline et des filaments intermédiaires représentent un groupe plus hétérogène, formé par divers types de protéines différentes.

Ainsi, la polymérisation et la dépolimérisation des éléments qui composent le cytosquelette sont ce qui permet ou est originaire du mouvement des cellules eucaryotes face à tout stimulus, y compris les stimuli chimiotactiques.

À leur tour, ces phénomènes de polymérisation et de dépolimérisation sont génétiquement contrôlés, car certaines conditions sont établies pour l'expression des enzymes qui contrôlent ces processus après la réception du stimulus chimique.

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Ces phénomènes dépendent, en particulier d'une série d'enzymes, mieux connues sous le nom de kinases ou de protéines kinases: sérin kinases, agitation ou boulons de tyrosine.

Fonctions de chimiotoxis dans les eucaryotes multicellulaires

Les mouvements chimiotactiques dans les organismes multicellulaires sont essentiels pour la réalisation du développement et pour le bon fonctionnement du corps.

En fait, lors du développement de certaines pathologies telles que le cancer (chez les animaux vertébrés), c'est l'interruption ou le défaut des mécanismes qui contrôlent la réponse chimiotactique qui conduit à des métastases, qui est le détachement des cellules tumorales et sa distribution à différentes parties du corps.

D'un autre côté, de nombreuses fonctions du système immunitaire dépendent de certaines cellules corporelles produisant des molécules "chimiotactiques" appelées cytokines et les chimiocines, qui attirent les cellules mobiles, telles que les cellules T, vers elles-mêmes pour exercer une fonction spéciale.

Chimiotaxie chez les procaryotes

Les bactéries et les arches, telles que les deux groupes représentatifs d'organismes procaryotes, présentent également des mouvements chimiotactiques et sont en fait parmi les plus étudiés dans la nature.

Mouvement des flagelles dans les bactéries flagellées polaires. Source: Brudersohn, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Les bactéries ont un ensemble de protéines régulatrices qui dirigent et contrôlent le mouvement cellulaire qui se produit contre différentes conditions environnementales, et le mécanisme de contrôle de ces mouvements est indépendant de la présence de flagelles ou de cils à la surface cellulaire, ou si le mouvement se produit en glissant.

Ce système participe au contrôle du mouvement contre différents types de stimuli chimiques, qu'ils soient devant des nutriments tels que les peptides, les sucres ou les acides aminés, ou devant des stimuli plutôt négatifs tels que la présence de substances toxiques ou acides.

Il est important de mentionner que le même ensemble de protéines régulatrices participe au contrôle du mouvement en réponse aux concentrations d'oxygène (aérotaxie), à ​​la température (thermotaxie), à ​​la pression osmotique (osmotaxie) et à la lumière (phototaxie), de ce que nous pouvons déduire Son importance.

Pour atteindre le mouvement en réponse à la présence d'un composé chimique défini, les bactéries déclenchent donc une série de processus moléculaires liés les uns aux autres, comparables à la "mémoire" et à "l'apprentissage" qui caractérise les systèmes sensoriels et la régulation neuronaux dans "plus élevé" organismes.

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Système d'histidine-partenaire phosphotransférase

Dans les bactéries, les voies sensorielles les plus courantes sont celles qui appartiennent au système histidine-partitate phosphotransférase, qui a au moins deux composantes: une protéine histidine dimique kinase et un régulateur de réponse.

Environ 600 de ces systèmes ont été décrits et certaines espèces peuvent en avoir plus de 100, qu'ils utilisent pour médier leurs réponses de mouvement à différents types de stimuli environnementaux.

Fonctions de chimiotaxie dans les bactéries

Bien que la chimiotoxis puisse sembler être un processus spontané de réponse à un stimulus chimique, chez les bactéries, elle fait généralement partie de la signalisation intracellulaire différente et complexe qui ont des implications importantes dans:

• La pathogénicité, Parce que la chimiotoxis est essentielle pour que de nombreuses espèces pathogènes colonisent et envahissent leurs hôtes, qu'ils parviennent à censurer les changements de pH, les concentrations de nutriments, la concentration en oxygène, l'osmolarité, etc. Grâce à la chimiotaxie, ils peuvent être guidés vers les sites spécifiques de leurs hôtes où ils peuvent proliférer.
• L'établissement de associations symbiotiques, Puisqu'il est très probable que certaines bactéries du sol de vie libre (rizobactéries) atteignent les poils radicaux des plantes de légumineuses avec lesquelles elles sont associées grâce à la reconnaissance des composés chimiques attrayants qu'ils produisent dans leurs exsudats radicaux.
• La formation de Biofilms (Grandes surfaces de bactéries "connectées" entre elles à travers un réseau de polysaccharides), qui nécessite le recensement et le mouvement des bactéries vers une région commune, dirigée, entre autres, par des mécanismes liés à la communication chimique.

Les références

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