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Les bactéries sont des microbes unicellulaires et sont l'une des formes les plus simples de la vie sur Terre. Ne contenant qu'un seul chromosome d'ADN, il leur manque un noyau ou d'autres organites présents dans la plupart des cellules eucaryotes. Pour se répliquer, les bactéries subissent le processus de fission binaire: une cellule bactérienne grossit, copie son ADN, puis se divise en deux cellules "filles" identiques. Les bactéries peuvent également échanger de l'ADN par conjugaison, ce qui leur permet de partager des traits qui surmontent les stress environnementaux tels que les antibiotiques.
Anatomie d'une bactérie
Une cellule bactérienne est un procaryote extrêmement simple, ce qui signifie qu'elle ne contient pas de noyau. Une bactérie ne contient que la paroi cellulaire, la membrane cellulaire, le cytoplasme, les ribosomes et le chromosome, bien que certaines cellules de la bactérie contiennent également un plasmide ou des structures extracellulaires comme une capsule, des fimbriae et des flagelles. Contrairement à une cellule eucaryote, qui possède un noyau, une bactérie ne subit pas de mitose lors de la réplication, où le noyau se scinde et l'ADN est distribué en deux ensembles identiques. Au lieu de cela, les bactéries se reproduisent par fission binaire, un processus de réplication qui copie l'ADN de la bactérie et divise une cellule en deux cellules filles identiques. La simplification du processus de reproduction des bactéries permet aux bactéries de se répliquer à un rythme remarquablement rapide. Dans les bonnes conditions, une seule cellule bactérienne peut se répliquer en un milliard de bactéries en seulement 10 heures.
Avaient des jumeaux!
La fission binaire est un processus étroitement contrôlé qui divise une bactérie uniformément en deux filles complètes en utilisant des protéines spécifiques conçues pour la réplication. La fission binaire commence par une réplication de l'ADN de la bactérie. Une fois que l’ADN est répliqué dans le chromosome, celui-ci s’organise en deux fourches de réplication puis se divise aux extrémités opposées de la cellule. Sur le site de la division, près du centre de la bactérie allongée, la machinerie de division est assemblée, notamment l’anneau protéique FtsZ. Une fois les éléments de division assemblés, la bactérie synthétise une nouvelle paroi cellulaire au site de division à l'aide de la membrane cellulaire et se scinde en deux cellules filles identiques. Les cellules filles sont des clones, identiques à tous égards à la bactérie d'origine.
Secouer les choses
Les bactéries ont la capacité de modifier leur structure génétique en utilisant le transfert de plasmides, une petite molécule d'ADN circulaire contenant des informations génétiques qui permettent à la bactérie de surmonter les stress environnementaux. Les plasmides sont soit captés par une bactérie de son environnement, soit transmis d'une bactérie à une autre par un processus appelé conjugaison. Cela leur permet de s'adapter à la vie dans des environnements hostiles, allant de la neige arctique au plancher océanique. Cela leur permet également de développer une résistance aux stress artificiels tels que les antibiotiques. Un plasmide ne se répliquera pas toujours au cours du processus de division; ils sont parfois passés à une seule des cellules filles. Les plasmides se répliquent par le biais d'un segment de leur propre ADN qui assure la réplication par la cellule bactérienne parente, et peut même se répliquer indépendamment de la bactérie. Une seule bactérie peut contenir des centaines de plasmides répliqués.
Réplication alternative
Les bactéries sont extrêmement diverses et certaines formes de bactéries ne se répliquent pas par fission binaire. Les cyanobactéries Stanieria se répliquent à l’intérieur de la paroi cellulaire, produisant des dizaines voire des centaines de progénitures appelées baeocytes. La paroi cellulaire se rompt et tous les baeocytes sont libérés simultanément. Dans Epulopiscium, deux petites cellules de progéniture se forment à partir de l'ADN répliqué dans une cellule mère plus grande. Lorsque la progéniture est complètement développée, la cellule mère meurt en libérant deux cellules bactériennes complètes. Un processus de reproduction appelé bourgeonnement a également été observé chez certains membres des Planctomycètes, mais les mécanismes de ce processus sont encore inconnus.