Sciences · Biologie
Procaryotes et eucaryotes
Les procaryotes sont des cellules sans noyau (bactéries et archées) ; les eucaryotes ont un noyau et des organites entourés de membranes (animaux, plantes, champignons, protistes).
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La distinction entre procaryotes et eucaryotes est la plus fondamentale de la biologie cellulaire. Les mots viennent du grec karyon, « noyau » : pro, « avant », et eu, « vrai ». Les procaryotes sont apparus les premiers, il y a au moins 3,5 milliards d’années ; les eucaryotes, il y a environ 2 milliards d’années, sont nés de la fusion de lignées procaryotes.
Le tableau comparatif
| Caractère | Procaryotes | Eucaryotes |
|---|---|---|
| Noyau | Absent ; ADN dans le nucléoïde | Présent, double enveloppe |
| ADN | Souvent un chromosome circulaire + plasmides | Plusieurs chromosomes linéaires avec histones |
| Organites membranaires | Absents | Mitochondries, réticulum, Golgi, lysosomes, chloroplastes |
| Ribosomes | 70S | 80S (70S dans mitochondries et chloroplastes) |
| Taille | 0,2 à 10 µm environ | 10 à 100 µm environ |
| Division | Scission binaire, rapide | Mitose et méiose |
| Reproduction sexuée | Non (échanges de gènes horizontaux) | Fréquente |
| Paroi | Généralement présente (peptidoglycane chez les bactéries) | Plantes (cellulose), champignons (chitine), absente chez les animaux |
| Cytosquelette | Simple | Développé (actine, microtubules) |
| Organisation | Presque toujours unicellulaires | Unicellulaires ou pluricellulaires |
| Exemples | Escherichia coli, cyanobactéries, archées méthanogènes | Levure, amibe, chêne, être humain |
Les procaryotes
Ils regroupent deux des trois grands domaines du vivant : les bactéries et les archées. Malgré leur simplicité apparente, ils dominent la planète par le nombre, la diversité chimique et l’ancienneté.
Organisation d’une cellule procaryote
- une membrane plasmique, entourée le plus souvent d’une paroi, parfois d’une capsule ;
- un cytoplasme contenant des ribosomes et le nucléoïde ;
- des plasmides, petits ADN circulaires facultatifs qui portent souvent des gènes de résistance aux antibiotiques ;
- parfois un ou plusieurs flagelles pour nager, et des pili pour adhérer ou échanger de l’ADN.
Une reproduction très rapide
Une bactérie se divise en deux par scission binaire. Dans de bonnes conditions, E. coli double sa population toutes les 20 minutes environ. Les procaryotes échangent aussi des gènes entre individus, même d’espèces différentes : c’est le transfert horizontal, qui explique la diffusion rapide des résistances aux antibiotiques.
Les eucaryotes
Ils forment le troisième domaine. Leur cellule est compartimentée : chaque organite a sa fonction, ce qui permet une division du travail et des cellules beaucoup plus grandes. Les eucaryotes comprennent :
- les animaux ;
- les plantes et les algues vertes ;
- les champignons ;
- une immense diversité d’eucaryotes unicellulaires autrefois rassemblés sous le nom de protistes (amibes, paramécies, diatomées, Plasmodium du paludisme).
Voir les organismes unicellulaires pour les eucaryotes faits d’une seule cellule.
Comment sont nés les eucaryotes ?
Le scénario le plus admis combine deux événements :
- Une cellule hôte de la lignée des archées (proche des archées d’Asgard découvertes à partir de 2015) a englobé une bactérie consommatrice d’oxygène, devenue la mitochondrie.
- Plus tard, une lignée d’eucaryotes a englobé une cyanobactérie, devenue le chloroplaste des algues et des plantes.
Les eucaryotes sont donc des chimères : leur génome mêle des gènes d’origine archéenne (notamment pour la gestion de l’information génétique) et bactérienne (beaucoup de gènes du métabolisme). L’origine du noyau lui-même reste débattue.
Procaryotes et eucaryotes dans la classification
Jusqu’aux années 1970, on opposait simplement procaryotes et eucaryotes. En 1977, Carl Woese, en comparant l’ARN des ribosomes, a montré que les archées forment un groupe aussi distinct des bactéries que des eucaryotes. Depuis, la classification du vivant reconnaît trois domaines. « Procaryote » reste un terme utile pour décrire un type d’organisation cellulaire, mais il ne désigne plus un groupe de parenté.
Où classer les virus ?
Nulle part dans ce tableau : les virus ne sont ni procaryotes ni eucaryotes, car ce ne sont pas des cellules. Ils n’ont ni ribosomes ni métabolisme propre (voir virus et bactéries).
Questions fréquentes
Une bactérie est-elle procaryote ou eucaryote ?
Procaryote : elle n’a pas de noyau et pas d’organites entourés de membranes. Son ADN se trouve directement dans le cytoplasme.
Les champignons sont-ils procaryotes ?
Non, les champignons sont des eucaryotes, avec un noyau et des mitochondries. La levure de boulanger, champignon unicellulaire, est même un organisme modèle de la biologie eucaryote.
Pourquoi les antibiotiques n’agissent-ils pas sur nos cellules ?
Parce qu’ils visent des structures propres aux bactéries : la paroi en peptidoglycane (pénicilline) ou les ribosomes 70S (tétracyclines, macrolides). Nos cellules eucaryotes n’ont pas ces cibles, sauf nos mitochondries, d’où certains effets indésirables.
Quels sont les êtres vivants les plus nombreux ?
Les procaryotes, de très loin. On estime leur nombre sur Terre autour de 10^30 cellules, en majorité dans les sols et les sédiments profonds.