Endospore

Définition

L'endospore est une structure dormante, dure et non reproductrice produite par un petit nombre de bactéries du groupe Firmicutes. La fonction principale de la plupart des endospores est d'assurer la survie des bactéries pendant les périodes de stress environnemental.

Un groupe d'endospores Bacillus subtilis :

Cette préparation de bacilles Bacillus subtilis montre des endospores en vert-cyan. Certaines bactéries produisent des exospores ou des kystes plutôt que des endospores.

Explications

Une endospore consiste en une structure bactérienne dormante très résistante, une structure protectrice formée par des bactéries, qui se forme à l'intérieur de certains organismes végétaux dans des conditions défavorables. Les endospores sont des cellules spécialisées, non reproductrices, produites par certaines bactéries.

L'endospore est aussi une spore qui apparaît à l'intérieur (spore endogène) d'un sporocyste par sporogenèse, ou encore la partie interne de la paroi d'une spore végétale. Il peut également, dans quelques cas, se transformer en trophocyte.

Fonction

La fonction principale des endospores est d'assurer la survie en période de stress environnemental. Elles sont extraordinairement résistantes aux rayonnements (ultraviolets, X et gamma), à la dessiccation, au lysozyme, à la chaleur, aux désinfectants chimiques et au broyage mécanique. Les endospores, des extrêmophiles, sont généralement trouvées dans le sol et l'eau où elles survivent pendant de longues périodes.

Structure

L'endospore est également une structure en dormance des Bactéries à Gram positif de la division Firmicute, résistant aux conditions extrêmes de l'environnement (chaleur, radiations, désinfectants chimiques, sécheresse). Elle constitue donc un moyen de survie pour la bactérie. Elle est composée de l'extérieur vers l'intérieur :

• d'un exosporium fin;
• d'une tunique (responsable de la résistance aux produits chimiques), l'archésporium;
• d'un cortex de peptidoglycane,
• d'un protoplaste inerte.

Contrairement aux spores produites par de nombreux eucaryotes à des fins de reproduction, les bactéries produisent uniquement des endospores dans des environnements défavorables. La spore a une mince enveloppe appelée exospore, qui recouvre la couche de spores. La couche de spores est imperméable à de nombreuses molécules toxiques et peut également contenir les enzymes impliquées dans la germination. Le cortex est situé sous la couche de spores et est constitué de peptidoglycane. La paroi de base est sous la croûte et entoure le protoplaste ou la base de l'endospore. La base a des structures cellulaires normales comme l'ADN et les ribosomes, mais elle a un métabolisme inactif.

Jusqu'à 15 % de l'endospore se compose de calcium dans la base, qui est censé être utilisé pour stabiliser l'ADN. L'acide dipicolinique pourrait être responsable de la résistance à l'eau de la spore et le calcium peut aider la résistance au sel et aux agents oxydants. Cependant, les agents mutagènes sont isolés, ce qui suggère qu'il existe d'autres mécanismes qui contribuent à la résistance thermique.

Voir aussi les baeocytes.

Emplacement

La position de l'endospore différencie les espèces bactériennes et est utile pour l'identification. Les principaux types dans la cellule sont : les terminaux, les subterminales et les endospores placés au centre. Les endospores terminaux sont situés aux pôles de la cellule, les endospores placées au centre sont généralement au centre. Les endospores subterminales sont situées aux extrémités, assez loin des pôles mais pas assez proches du centre pour être considérées comme centrales.

Des exemples de bactéries avec des endospores terminaux comprennent Clostridium tetani, le pathogène qui cause le tétanos. Des exemples de bactéries avec des endospores centraux comprennent Bacillus cereus, tandis que Bacillus subtilis présente des endospores subterminales.

Les endospores sont difficiles à observer au microscope en raison de l'imperméabilité de leur paroi qui empêche l'entrée des colorants utilisés dans les taches ordinaires. Alors que le reste de la bactérie peut être coloré, l'endospore reste décolorée. Pour cette raison, la technique connue sous le nom de coloration Möller, qui permet à l'endospore de montrer rouge, tandis que le reste de la cellule reste bleu. Une autre technique de coloration pour l'étude de l'endospore est la coloration de Schaeffer-Fulton avec laquelle on voit l'endospore verte et le soma bactérien rouge.

Formation et destruction

Quand une bactérie perçoit des conditions environnementales défavorables, le processus de sporulation commence, qui dure environ 10 heures. L'ADN est répliqué et une paroi de la membrane appelée le septum commence à se former. La membrane plasmique de la cellule entoure cette paroi formant une double membrane autour de l'ADN et la structure devient ce que l'on appelle la préporpora. Le calcium est incorporé dans la préfecture. L'écorce est ensuite formée entre les deux couches et la bactérie ajoute une couche supplémentaire à la préporpora. La sporulation est maintenant complète et l'endospore est libérée lorsque la cellule végétative se dégrade.

L'endospore est résistant à la plupart des agents qui tueraient normalement les cellules végétatives. Les produits de nettoyage de la maison ne produisent généralement aucun effet, ni la plupart des alcools, des composés d'ammonium ou des détergents, cependant, l'oxyde d'éthylène est efficace contre les endospores.

Bien qu'ils résistent à la chaleur et aux radiations extrêmes, les endospores peuvent être détruites par ces traitements. Ainsi, l'exposition à une chaleur extrême pendant de longues périodes de temps ainsi qu'une exposition prolongée aux radiations (rayons X ou rayons gamma par exemple), tueront la plupart des endospores.

Réactivation

La réactivation de l'endospore intervient lorsque les conditions sont plus favorables et implique l'activation et la germination. Même si une endospore est dans des conditions favorables, elle ne germera pas avant l'activation. L'activation est activée par la chaleur. La germination implique une réactivation du métabolisme qui casse l'hibernation.

Importance

En tant que modèle simplifié pour la différenciation cellulaire, les détails de l'endospore ont été étudiés de manière approfondie, en particulier B. subtilis. Ces études ont contribué à l'étude des gènes, de la transcription et des unités du facteur sigma de l'ARN polymérase.

Sinistre, les endospores de Bacillus anthracis ont été utilisés dans les attaques de l'anthrax de 2001. La poussière trouvée sur les cartes a été contaminée par des endospores de l'anthrax. L'ingestion, l'inhalation ou la contamination de la peau par ces endospores, incorrectement étiquetées comme "spores", ont provoqué un grand nombre de décès.

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