Structure et fonction de la paroi cellulaire

La paroi cellulaire est une couche rigide et semi-perméable qui entoure certains types de cellules, tant eucaryotes que procaryotes. Dans la plupart des cas, la paroi cellulaire est constituée de couches avec différents types de composés organiques, notamment des polypeptides (dont certaines protéines), des polysaccharides (comme la cellulose et la chitine), et des lipides, ainsi que des combinaisons de ceux-ci comme les glycoprotéines, les lipoprotéines. et les lipopolysaccharides.

Dans les cellules qui en ont un, la paroi cellulaire est toujours immédiatement après la membrane cellulaire qui entoure et contient le cytoplasme (la membrane plasmique). Dans de nombreux cas, comme les cellules végétales, la paroi cellulaire est le revêtement extérieur qui sert d’interface entre la cellule et l’espace extracellulaire. Dans d’autres cas, comme chez certaines espèces de bactéries, la paroi cellulaire est recouverte d’une autre couche appelée capsule ou d’une couche semblable à un gel.

Types de cellules qui ont une paroi cellulaire

La paroi cellulaire est caractéristique de la plupart des cellules végétales , des champignons , des bactéries , des algues et de certaines archées . Il en va de même pour la grande majorité des levures. Cependant, ils ne sont pas présents dans les cellules animales. Comme nous le verrons en détail plus tard, la paroi cellulaire remplit de nombreuses fonctions importantes, tant pour la cellule que pour les organismes multicellulaires, notamment :

• Protection.
• Structuration et accompagnement.
• Régulation de la fonction cellulaire.
• Communication.
• Stockage.

structure de la paroi cellulaire

La composition et la structure de la paroi cellulaire dépendent fortement du type de cellule qu’elle recouvre. En ce sens, les cellules eucaryotes (celles qui ont un noyau et d’autres compartiments membraneux) ont des parois cellulaires remarquablement différentes de celles des cellules procaryotes (qui n’ont pas de noyau), et même au sein de ces deux groupes des différences peuvent être observées, comme vous le montre verrons ci-dessous.

Structure de la paroi cellulaire des cellules eucaryotes

paroi cellulaire végétale

La paroi cellulaire est l’une des caractéristiques les plus remarquables des cellules végétales, tout comme la présence de chloroplastes et de vacuoles. Dans ces cellules, la paroi cellulaire peut être constituée de deux ou trois couches, selon le type particulier de cellule végétale en question. Les deux couches communes à toutes les cellules végétales sont appelées la paroi primaire et la lamelle médiane, tandis que la troisième est appelée la paroi secondaire :

Paroi primaire : Elle est formée de trois à quatre couches croisées de microfibrilles de cellulose, un homopolymère de glucose qui est la biomolécule la plus abondante dans la nature. Les longues fibres de cellulose sont liées entre elles par des molécules d’hémicellulose. Ensemble, ils donnent l’intégrité structurelle de la paroi cellulaire.

Lamelle moyenne : c’est la couche la plus externe de la paroi cellulaire végétale, et elle est composée principalement de pectines de calcium et de magnésium et d’hémicelluloses. C’est une couche très collante qui aide à faire adhérer les parois cellulaires des cellules adjacentes les unes aux autres. En effet, la pectine est très abondante dans les fruits et c’est elle qui donne aux confitures leur consistance gélatineuse.

Paroi secondaire : se produit dans les cellules végétales qui ne poussent plus, comme dans les tissus ligneux. Dans les cellules végétales qui le possèdent, il s’agit de la couche de la paroi située directement au-dessus de la membrane plasmique. Cette paroi contient de la lignine, ainsi qu’une proportion de cellulose plus élevée que la paroi primaire, ce qui lui confère une grande rigidité et stabilité structurelle.

paroi cellulaire fongique

Seuls certains champignons ont une paroi cellulaire. Dans ces cas, il est formé principalement de glucanes, de chitine et de glycoprotéines. Il contient également des quantités de glucosamine libre.

Chitine : Elle forme la première couche de la paroi cellulaire fongique qui est en contact direct avec la membrane cytoplasmique. Il s’agit du même polysaccharide dont sont constitués les exosquelettes d’arthropodes, dans lequel les unités répétitives sont un sucre aminé appelé N-acétyl glucosamine. Les parois cellulaires fongiques contiennent différentes proportions de chitine.

Glucanes : Plus de 50% de la masse de la paroi cellulaire fongique correspond aux glucanes. Ce sont des polysaccharides formés d’unités de glucose, qui sont liées entre elles par différents types de liaisons glycosidiques. Ils représentent la partie structurelle de la paroi cellulaire.

Mannoprotéines : Comme la plupart des parois cellulaires, celles des champignons contiennent également une bonne proportion de glycoprotéines. Dans ce cas particulier, les glucides qui sont liés aux protéines sont des unités de mannose, c’est pourquoi on les appelle mannoprotéines.

paroi cellulaire de la levure

Environ 30% du poids sec des levures correspond à la paroi cellulaire. Celui-ci est formé majoritairement de polysaccharides (90%), dans une moindre mesure de protéines, et seule une petite fraction correspond aux lipides. Tout comme les champignons, les parois cellulaires de la levure contiennent également deux couches dans lesquelles le composant principal est constitué de polysaccharides.

Structure de la paroi cellulaire des cellules procaryotes

Certaines cellules procaryotes ont une paroi cellulaire. Dans le cas des bactéries, il en existe deux types différents :

Bactéries à Gram positif

Les bactéries Gram-positives sont celles qui virent au violet sur la coloration de Gram. Ceci est précisément dû à la paroi cellulaire qui, après la membrane plasmique, présente une couche épaisse d’un type de polymère appelé peptidoglycane, constitué d’une alternance de longues chaînes de N-acétylglucosamine et d’acide N-acétylmuramique, liées entre elles par de courtes chaînes. de quatre peptides.

Les cellules Gram-positives ont plusieurs couches de peptidoglycane empilées les unes sur les autres et reliées entre elles par de courts oligopeptides qui confèrent une stabilité structurelle.

En plus du peptidoglycane, qui forme jusqu’à 90% de la paroi cellulaire, ils contiennent également des acides teitoïques et de multiples protéines à la fois à leur surface et d’autres qui la traversent complètement.

Bactéries à Gram négatif

Les bactéries Gram-négatives ont une paroi cellulaire très différente de celles Gram-positives.

Ils ont également une couche de peptidoglycane, mais elle est beaucoup plus fine. La majeure partie de la paroi est formée par une seconde membrane phospholipidique qui contient une quantité considérable de polysaccharides liés aux lipides, c’est pourquoi on l’appelle la couche lipopolysaccharidique. Cette membrane externe contient également des quantités de protéines. L’espace entre la membrane plasmique et la membrane externe, dans lequel se trouve le peptidoglycane, s’appelle le périplasme.

La paroi cellulaire des archées

Certaines archées ont des parois similaires à celles des bactéries gram-positives, sauf qu’au lieu de peptidoglycane, elles contiennent de la pseudomuréine, qui est très similaire au peptidoglycane sauf qu’elle remplace l’acide N-acétylmuramique par de l’acide N-acétylaminouronique, et qu’elle utilise également β-1 ,3 au lieu de β-1,4 pour lier les saccharides entre eux, rendant ces micro-organismes résistants à la pénicilline et au lysozyme.

Cependant, le type de paroi cellulaire le plus courant parmi les archées est la couche de surface paracristalline, ou couche S. Il se compose de molécules de protéines et de glycoprotéines interconnectées qui forment des motifs très réguliers à la surface. Chaque fois qu’elle est présente, la couche S est la couche externe de la cellule en contact direct avec l’environnement.

fonction de la paroi cellulaire

La paroi cellulaire n’est pas seulement une coquille qui entoure et protège les cellules. C’est un organite complexe qui possède de multiples composants qui interviennent dans un grand nombre de fonctions cellulaires, sans lesquelles la cellule ne pourrait pas survivre dans son environnement naturel. Les principales fonctions de la paroi cellulaire sont :

structuration et accompagnement

La paroi cellulaire est la partie la plus rigide de la cellule et fournit un support mécanique au reste des structures cellulaires. Dans la plupart des cas, il est responsable de la détermination de la forme de la cellule car il dirige la direction de la croissance cellulaire.

Protection contre les agents externes

Tout comme les murs d’une maison fournissent un soutien et ne permettent à personne d’entrer à l’intérieur, la paroi cellulaire bloque et empêche l’entrée de différents agents pathogènes dans la cellule. De cette manière, la paroi protège la cellule des attaques virales, de l’action des antibiotiques et de l’action des enzymes protéolytiques qui pourraient détruire la cellule. Par exemple, la couche de polyliposaccharides des bactéries Gram-négatives protège la couche de peptidoglycane contre la dégradation enzymatique.

Résistance à la turgescence et au stress osmolytique

Lorsqu’une cellule est introduite dans un milieu hypotonique (avec une concentration totale inférieure à celle du cytoplasme), l’eau va pénétrer à l’intérieur par osmose, générant une pression et gonflant la cellule. C’est ce qu’on appelle la turgescence. La paroi cellulaire est chargée de garantir que la cellule peut résister à cette pression sans se rompre. Les cellules qui n’ont pas de paroi cellulaire, telles que les érythrocytes, par exemple, gonflent rapidement jusqu’à éclater lorsqu’elles sont placées dans un milieu hypotonique. La résistance à la turgescence est responsable de la fermeté des tissus végétaux.

régulation de la croissance

La paroi cellulaire envoie des signaux pour induire le processus de division cellulaire, c’est pourquoi elle est impliquée dans la régulation de la croissance des tissus végétaux et de la population de micro-organismes.

régulation de la diffusion

Étant entre la membrane plasmique (et l’intérieur de la cellule) et l’espace extracellulaire, toutes les substances qui entrent et sortent de la cellule doivent traverser la paroi cellulaire. Pour cette raison, la paroi cellulaire est capable de réguler la diffusion des nutriments dans la cellule et des déchets et sécrétions hors de la cellule.

adhérence du tissu

L’intégrité des tissus dépend fortement de l’adhérence entre les cellules voisines et, dans de nombreux cas, cette adhérence est médiée par la couche externe de la paroi cellulaire.

Communication avec d’autres cellules

Dans les tissus végétaux, les cellules sont reliées les unes aux autres par des canaux qui traversent les parois cellulaires des cellules voisines appelées plasmodesmes. Ces canaux permettent une communication directe entre les cellules des tissus végétaux. La paroi cellulaire contient également des récepteurs impliqués dans la communication intercellulaire médiée par des signaux chimiques.

Stockage

Surtout dans les cellules qui composent les graines des plantes, la paroi cellulaire sert à stocker de grandes quantités de glucides sous forme de polysaccharides, qu’elle métabolise pour la croissance.

toxicité animale

Dans le cas des bactéries gram-négatives, la couche de lipopolysaccharides est, dans de nombreux cas, responsable des effets toxiques des bactéries pathogènes. Par exemple, la toxicité de Salmonella et de certaines espèces d’Escherichia est due au lipide A présent dans la membrane externe de la paroi cellulaire.

Sources

• Ponton, José. La paroi cellulaire des champignons et le mécanisme d’action de l’anidulafungine. Rév. Iberoam Micol 2008 ; 25 : 78-82 http://www.reviberoammicol.com/2008-25/078082.pdf
• Aguilar Uscanga, B.; Solis Pacheco, J.; François, J. Etude de la variation de la composition des polysaccharides contenus dans la paroi cellulaire de la levure Saccharomyces Cerevisiae. e-Gnose, non. 3, 2005, p. 0 https://www.redalyc.org/pdf/730/73000312.pdf
• Lodish, H, et al. « La paroi cellulaire végétale dynamique. » Biologie cellulaire moléculaire . 4e éd., WH Freeman, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21709/ .
• Young, Kevin D. « Paroi cellulaire bactérienne. Bibliothèque en ligne Wiley , Wiley/Blackwell (10.1111), 19 avril 2010, onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470015902.a0000297.pub2