Dominique. Posté(e) le 14 septembre Signaler Partager Posté(e) le 14 septembre (modifié) Racine la naissance des racines L’expérience est des plus simples à faire il suffit de mettre un bel oignon dans un verre rempli d’eau de façon que seule la base soit en contact avec l’eau. En quelques jours apparaissent les premières racines . Étude d’une des jeunes racines : La coiffe Photo en épiscope de le la pointe de la nouvelle racine (la coiffe). La coiffe est une masse parenchymateuse en forme de cône qui protège le méristème apical sus-jacent et favorise la pénétration de la racine dans le sol . Les cellules périphériques (dites de bordures) de la coiffe synthétisent un mucilage qui lubrifie la racine dans le sol et en favorise la pénétration. Ces cellules les plus périphériques se détachent de la coiffe. Ces cellules détachées restent vivantes pendant plusieurs semaines dans la rhizosphère .Elles produisent des protéines spécifiques ( l’ exsudat racinaire qui représente jusqu’ à 98% des matériaux carbonés libérés dans le sol) . Cet exsudat a plusieurs rôles celui de la protection de la jeune racine contre les agents infectieux contenus dans le sol ( bactéries - champignons ) celui de la prévention contre la déshydratation, et enfin celui de diminuer la résistance au frottement lors de l’ élongation . Ces cellules sont remplacées par d’autres cellules de la coiffe produites par le méristème périphérique. La Columelle Cette zone cellulaire représente la partie centrale de la coiffe c’est ce site qui perçoit la gravité ( géotropisme ) et les gradients de potentiel hydrique ( hydrotropisme ). .. De cette photo on déduit le schéma suivant : (Coloration Bleu Etzole ) . La zone de la coiffe est faite de cellules totipotentes qui se multiplient et se différencient dans un second temps. Il y a souvent des difficultés à saisir la différence entre méristème et cambium. Définition: Le méristème est un tissu végétal indifférencié, c'est-à-dire que ses cellules ne sont pas spécialisées et conservent la capacité de se diviser activement. Il est comme l'usine de production de cellules de la plante. Les méristèmes sont responsables de la croissance primaire de la plante, c'est-à-dire de l'allongement des racines et des tiges. Ils donnent naissance à tous les autres tissus de la plante. Types: On distingue différents types de méristèmes selon leur localisation : Méristèmes apicaux: situés aux extrémités des racines et des tiges, ils assurent la croissance en longueur. Méristèmes latéraux: situés en profondeur, ils permettent la croissance en épaisseur. Le procambium : Le procambium est un type spécifique de méristème. Il est donc lui aussi un tissu indifférencié, mais sa destinée est déjà déterminée : il va donner naissance aux tissus vasculaires primaires. Les tissus vasculaires assurent la circulation de la sève brute (eau et sels minéraux) et de la sève élaborée (produits de la photosynthèse). Le procambium va donc être à l’ origine de la formation -du xylème primaire: qui transporte la sève brute des racines vers les feuilles. et -du phloème primaire: qui transporte la sève élaborée des feuilles vers les autres organes. La zone quiescente: Cette zone est la zone initiale de la multiplication cellulaire mais assez rapidement les mitoses y vont devenir plus rares et la multiplication cellulaire va se développer à une courte distance de cette zone . Ce ralentissement n’est pas inaction .Si la plante subit des blessures dans sa région méristématique cette zone se remet à fonctionner et répare les lésions créées par le traumatisme . Au-delà de la coiffe Le caractère structural le plus frappant de l’apex de la racine est la disposition en lignes longitudinales de la production cellulaire. Le cambium est actif dès sa formation ce qui explique la présence dès le premier centimètre de nombreux vaisseaux qui ne sont pas encore lignifiés mais qui vont rapidement le devenir Coupe (trait rouge de l’image précédente). A zone du méristème fondamental. B zone du cambium. C zones vasculaires . (cette coupe a été difficile à réaliser en raison du caractère très mou de l’échantillon). Aspect du système vasculaire en formation ( coupe faite trait rouge ) sur la racine en développement , l’organisation cellulaire est acquise durant les quelques minutes qui suivent la différenciation des cellules totipotentes du méristème: La coloration par l’ acriflavine et l’ acridine colore normalement les vaisseaux en rouge ; on constate qu 'ici la coloration rouge n’ a pas pris fortement indice que le dépôt de lignine n’ est pas terminé. Les poils absorbants : Les oignons forment un système racinaire en faisceaux, c'est-à-dire un ensemble de racines de taille à peu près égale, qui naissent toutes du même point des méristèmes apicaux de la base du bulbe de l’oignon donc dès les premiers instants de très nombreuses racines apparaissent ce fait explique la quasi absence de poils absorbants quand on utilise un bulbe sec . En fait la surface assurée par la multiplication des racines du bulbe suffit pour obtenir une zone absorbante suffisante de la plante pour mener à bien sa tâche de la deuxième année qui est la formation de la branche florale et des graines. à partir du bulbe formé durant la première année . Ref Biologie végétale Raven – Evert- Eichhon editeur Deboeck Dominique Modifié le 14 septembre par Dominique. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Jean Marie Cavanihac Posté(e) le 16 septembre Signaler Partager Posté(e) le 16 septembre (modifié) Bonjour Dominique Joli sujet qui m'a appris pas mal de choses... A un moment j'ai essayé de mettre en évidence des grains d'amidon qui pouvaient expliquer le géotropisme, en tant que substances plus denses , en faisant une coloration à l'iode sur une pointe de racine (écrasée sous la lamelle) ce qui donne ces images (pas sur la même racine) traits rouges sur l'image de droite : Je ne sais pas trop comment interpréter ces images mais si , à l'occasion, tu pouvais faire la même manip à l'iode sur une coupe de racine ce serait peut être plus clair.... Amitiés JMC Oups ! l'échelle à droite est 50 µm et pas 5 µm Modifié le 16 septembre par Jean Marie Cavanihac Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 16 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 16 septembre Bonjour, Dans les statocytes, les statolithes jouent le rôle de déclencheurs d'un signal (information) qui par l'intermédiaire des auxines favorise la croissance des cellules du haut de la racine, ce qui fait descendre la racine vers le bas. (Transport basipétal ) OK Si on est peu curieux, on a tout compris. Mais pour moi, cela n'explique rien ! Chat-GPT : Détection par la membrane et le cytosquelette Le déplacement des statolithes est perçu par des structures mécaniques dans la cellule : La membrane cellulaire : Lorsque les statolithes tombent et s'accumulent sur un côté de la cellule, ils exercent une pression mécanique sur la membrane plasmique et sur le réticulum endoplasmique qui se trouve juste en dessous. Cela pourrait activer des protéines mécano-sensibles dans la membrane. Le cytosquelette : Le cytosquelette de la cellule, qui est un réseau de filaments protéiques, est également impliquée dans la détection des mouvements des statolithes. Il est sensible aux changements de pression et de poids provoqués par le déplacement des statolithes. Lorsque les statolithes exercent une pression dans une direction donnée, cela pourrait entraîner des modifications structurelles du cytosquelette, déclenchant ainsi des signaux internes dans la cellule. C'est moi qui souligne. Je veux simplement dire qu'on est loin de tout expliquer et que des signaux, pour moi, c'est de l'information et que la science de l'information, c'est l'informatique. Amicalement. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 16 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 16 septembre Re, Ne croyez surtout pas que je suis obsédé par l'informatique. Certaines réactions de la cellule à des stimuli physiques, pourraient être directement provoquées par un enchainement de réactions chimiques . Mais il faut un système de transduction qui transforme un signal physique en un autre signal électrique ou bien chimique. Je ne connais pas... Maintenant si : La conversion d'un signal physique en un signal chimique ou électrique, un processus appelé transduction du signal , est un phénomène essentiel pour de nombreux systèmes biologiques, y compris chez les plantes. Dans le cas des statocytes, cette conversion repose sur plusieurs mécanismes intégrés. Voici un aperçu de comment une cellule végétale, comme un statocyte, peut transformer une grandeur physique (pression ou mouvement des statolithes) en un signal chimique ou électrique : 1. Perception mécanique par des protéines mécano-sensibles Le point de départ de la conversion d'un signal physique en signal biochimique ou électrique est souvent la membrane cellulaire, qui contient des canaux ioniques mécano-sensibles . Ces canaux sont des protéines qui réagissent aux changements de tension ou de pression sur la membrane. Lorsque les statolithes se déplacent et exercent une pression sur la paroi ou les structures internes des cellules (comme le réticulum endoplasmique), cela entraîne : Déformation de la membrane plasmique et du cytosquelette. Activation de canaux ioniques mécano-sensibles dans la membrane. Ces canaux mécano-sensibles s'ouvrent en réponse à la déformation mécanique et permettent à des ions comme le calcium (Ca²⁺) d'entrer dans la cellule. 2. Ouverture des canaux ioniques et influx d'ions (calcium) L'entrée de ces ions, particulièrement le calcium , est cruciale. Les ions calcium jouent souvent le rôle de messagers intracellulaires dans les plantes. Lorsque les statolithes exercent une pression mécanique, des canaux ioniques mécano-sensibles s'ouvrent dans la membrane plasmique ou dans les membranes des organites internes (comme le réticulum endoplasmique). Cela permet un afflux d'ions calcium (Ca²⁺) dans le cytoplasme. Le calcium est un deuxième messager : une fois sa concentration augmentée dans la cellule, les diverses protéines actives et enzymes intracellulaires. 3. Cascade de signalisation chimique Une fois le calcium entré dans la cellule, il initie une cascade de signalisation chimique. Plusieurs protéines et enzymes spécifiques réagissent à l'augmentation du calcium intracellulaire. Parmi elles : Les protéines calmodulines , qui se lient au calcium et changent de forme. Ce changement actif ensuite d'autres enzymes ou kinases qui déclenchent des réactions biochimiques. Les kinases , des enzymes qui ajoutent des groupements phosphate à d'autres protéines (phosphorylation). Cela modifie l'activité des protéines impliquées dans le transport ou la production hormonale, comme les transporteurs d'auxine. 4. Redistribution des hormones et réponse cellulaire Cette cascade chimique concerne les modifications dans la distribution et l'activité des transporteurs d'hormones comme l' auxine . Par exemple : Les protéines de transport comme les protéines PIN (qui régulent le flux d'auxine) sont activées ou relocalisées de manière asymétrique dans la cellule. Cette relocalisation permet une répartition inégale d'auxine dans la racine, provoquant une croissance différentielle entre le côté supérieur et inférieur. En parallèle, ces signaux peuvent également influencer des modifications du potentiel électrique membranaire, influençant la communication entre cellules et les réponses locales. 5. Signal électrique et potentiel d'action En plus du signal chimique, la variation des ions calcium ou d'autres ions peut également générer un signal électrique dans la cellule. L'entrée d'ions dans la cellule modifie le potentiel de membrane (la différence de charge entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule), ce qui peut entraîner un changement rapide de ce potentiel, appelé potentiel d'action . Le potentiel d'action se propage comme une onde électrique à travers les cellules voisines et peut influencer la distribution des ions ou des hormones dans d'autres régions de la racine. Résumé du processus de transduction : Détection mécanique : Les statolithes exercent une pression sur la membrane ou le cytosquelette, activant des canaux ioniques mécano-sensibles. Signalisation ionique : Les canaux s'ouvrent et laissent entrer des ions, notamment du calcium, dans la cellule. Cascade de signalisation chimique : L'augmentation du calcium actif des protéines spécifiques, qui déclenche une cascade d'événements biochimiques. Redistribution des hormones : Ces signaux conduisent à une relocalisation des transporteurs d'auxine, modifiant la croissance cellulaire. Signal électrique (potentiel d'action) : L'influx ionique peut également entraîner un changement du potentiel de membrane, générant un signal électrique. Conclusion : Ainsi, les cellules végétales comme les statocytes transforment une grandeur physique (pression gravitationnelle exercée par les statolithes) en un signal chimique ou électrique via l'activation de canaux ioniques mécano-sensibles, l'influx d'ions comme le calcium, et l' activation de cascades de signalisation qui régulent des processus biochimiques (comme la redistribution de l'auxine) ou électriques (changement de potentiel de membrane). Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Dominique. Posté(e) le 16 septembre Auteur Signaler Partager Posté(e) le 16 septembre (modifié) Bonsoir Jean-Marie Bonsoir Tryphon Jean -Marie j ' ai écrasé la pointe de la racine + lugol et j'ai obtenu l'image suivante: Cette image de la pointe met en évidence des zones plus noires . Si on fait une coupe de 70µm d' épaisseur de cette zone on obtient l image suivante: image située juste au-dessus de la coiffe l' iode a coloré les noyaux des cellules mais il n' y a aucun amyloplaste dans le cytoplasme des cellules donc je n' ai pas trouvé d' amidon dans la partie initiale de la racine. Les zones sombres de ton image et de mon observation sont probablement un artefact du à la technique de préparation ( du moins dans le cas de la racine de l oignon) . ( la technique de l 'écrasement est une technique un peu grossière !). De tout façon la formation de la molécule de glucose nécessite de la lumière et de la photosynthétise selon la formule : Lumière + CO₂ + H₂O → Glucose + O₂ les racines souterraines ne peuvent donc pas synthétiser du glucose donc de l' amidon . Tryphon La description de la cascade des réactions est impressionnante .Ce qui l' ai plus encore c'est d 'imaginer le codage nécessaire sur la bande d' ADN pour contrôler tout le processus. Amicalement Dominique Modifié le 17 septembre par Dominique. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Jean Marie Cavanihac Posté(e) le 17 septembre Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre Bonjour à tous Dominique, je suis d'accord sur la possibilité d'artefact sur mes images en particulier pour celle de gauche , par contre à droite, la coloration a été faite sur la lame et je suis certain que les amas sont bien des grains d'amidon ....D'où ma remarque : que je ne sais pas interpréter cette image ! Je suis impressionné par la complexité des mécanismes impliqués dans le géotropisme ! Amitiés JMC Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 17 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre Bonjour, Pour le glucose, en effet il vient de la photosynthèse, je rajouterais, à l'origine. Mais, si je prends une racine ou plutôt un tubercule souterrain, il n'y a pas de lumière sous terre et donc une betterave ou un simple scorsonaire ne devraient pas être sucrés. Or un oignon est avant tout un germe de plante * une réserve de nourriture et donc de sucre. Cela n'explique pas pourquoi on n'en retrouve pas dans vos racines. Une parenthèse sur l'écrasement, en principe il est pratiqué pour l'observation des mitoses après l'action d' HCL. Ensuite, bien que l'explication du principe de la "baro-détection" par le vivant fasse appel à des canaux ioniques, je trouve que ceux-ci ont bon dos et expliquent bien des choses. Reste à prouver que cela est bien vrai. Comme des canaux ioniques, la membrane cellulaire en est truffée 'il y en a pour tout!) et que chacun est spécifique à une opération , le "codage nécessaire " de Dominique en est multiplié d'autant ! Cela me laisse donc sceptique, jusqu'à preuve du contraire. Cela me rappelle l'histoire de la montée de la sève des arbres de 30 m de haut au printemps provoquée par la "pompe foliaire", et comment cela se passe pour des arbres qui perdent leurs feuilles à l'automne ? Amicalement. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Dominique. Posté(e) le 17 septembre Auteur Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre (modifié) Bonjour La molécule de glucose nécessite une photosynthèse le résultat de cette photosynthèse va alors se repartir dans la plante grâce à la sève élaborée et en particulier va s' accumuler dans les zones des tubercules ( la tubérisation ) sous la forme d 'un polymère: l' Amidon ou le Saccharose . Donc dans les racines initiales on doit trouver du glucose et pas d' amidon puisque l' amidon est une molécule de réserve et non pas une molécule d'action immédiate comme il est nécessaire dans une racine au début de sa croissance mais il faut admettre que l' observation de Jean- Marie montre que la nature ne fait pas toujours en suivant le plan théorique . A l' automne la sève ne monte plus ; c'est la raison pour laquelle le bucheron peut couper l' arbre l' hiver car sa charge en eau est au plus bas . Amicalement Dominique Modifié le 17 septembre par Dominique. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 17 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre Bonjour Dominique, "puisque l' amidon est une molécule de réserve " Pour une fois voyons Wikipedia : Les statolithes sont des amyloplastes spécialisés impliqués dans la perception de la gravité chez les plantes, et donc dans leur gravitropisme. Ce sont des organites spécifiques des cellules végétales. Les statolithes sont plus denses que le cytoplasme et peuvent sédimenter suivant la force gravitationnelle. Ils sont observés dans des cellules particulières de la « columelle », partie centrale de la coiffe racinaire (un tissu situé à la pointe des racines), cellules appelées statocytes1. Le réseau de filaments d'actine dans lequel les statolithes sont imbriqués est supposé activer des canaux mécanosensibles lors de leur sédimentation. Le signal gravitropique réorganise la distribution des flux d'auxine dans la racine et dans la coiffe racinaire en modifiant l'activité des canaux transporteurs d'auxine. Le changement de répartition de l'auxine induit une croissance différentielle des tissus racinaires, ce qui provoque une courbure de la racine en fonction de la gravité. On trouve également des statocytes dans l'endoderme des tiges florales. Dans ces organes, la redistribution de l'auxine engendre une courbure opposée à la gravité. Et Larousse : amidon nom masculin (latin médiéval amidum, du latin classique amylum, fleur de farine, du grec amulon, non moulu) 1. Réserve glucidique intracellulaire, insoluble dans l'eau, hautement polymérisée caractéristique du règne végétal et qui abonde dans les organes souterrains (pomme de terre, igname, manioc), les graines (légumineuses, céréales), etc. 2. Solution colloïdale d'amidon dans l'eau, utilisée pour empeser le linge. Il faudra donc dire à Larousse de rajouter à la définition de l'amidon : ET constituant des statolythes qui ont une autre fonction que de stoker de l'énergie. Comme quoi une molécule peut servir à plusieurs choses. Amicalement. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Jean Marie Cavanihac Posté(e) le 17 septembre Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre Bonjour C'est dommage, je ne me rappelle plus d'où venait la racine aux grains d'amidon. Je ne pense pas que ce soit de l'oignon. Par contre j'avais fait un essai avec la partie racinée d'un poireau que l'on coupe avant de les cuire. En la faisant tremper dans de l'eau elle développe de nouvelles racines et un nouveau poireau se met à pousser ! La racine vient peut être de cet essai mais pas sûr Amitiés JMC Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Dominique. Posté(e) le 17 septembre Auteur Signaler Partager Posté(e) le 17 septembre Bonsoir Merci Tryphon d'avoir trouver la solution à la présence d' amidon dans les racines et en particulier au niveau de la columelle ;l'observation de Jean- Marie devient d'autant plus précieuse que les images de statocytes ne sont pas fréquentes. Bien amicalement Dominique Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Jean Marie Cavanihac Posté(e) le 18 septembre Signaler Partager Posté(e) le 18 septembre Bonjour Il y a peut être un biais - je n'ai pas en tête les conditions de l'expérience - mais ce n'était pas des conditions de croissance "normales" des racines. A savoir qu'elles étaient exposées à la lumière dans un récipient transparent . Cela pourrait expliquer l'abondance de grains d'amidon dans la deuxième photo... A recommencer en notant les conditions ! Amitiés JMC Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 18 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 18 septembre Bonjour Jean Marie, Ne te désoles pas pour ci peu, j'ai bien découvert dans une citrouille jamais ouverte ni présentant de fissures ou failles, des graines germées avec des feuilles VERTES, c'est à dire ayant de la chlorophylle qui n'apparait aussi, qu'en présence de lumière ! Si on explique la croissance des racines végétales vers le bas, c'est bien que les Canaux Ioniques Mécano-sensibles sont stimulés par des objets présentant une certaine masse, supérieure aux autres composants de la cellule. Amicalement. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
Admin Tryphon T Posté(e) le 18 septembre Admin Signaler Partager Posté(e) le 18 septembre Bonjour Dominique, Je disais en réponse à un de tes posts : Citation Ensuite, bien que l'explication du principe de la "baro-détection" par le vivant fasse appel à des canaux ioniques, je trouve que ceux-ci ont bon dos et expliquent bien des choses. Reste à prouver que cela est bien vrai. Je me suis donc un peu trop excité sur les canaux ioniques que certains utilisent pour tout expliquer, comme on le fait par ailleurs pour la mécanique quantique ou les algorithmes ou l 'IA ! Voilà la réponse : au sujet des Canaux Ioniques Mécano-sensibles des bactéries. La découverte et l'étude des canaux ioniques mécano-sensibles chez les bactéries et d'autres organismes reposent sur un ensemble de méthodes expérimentales et biochimiques sophistiquées. Ces méthodes permettent d'identifier, de caractériser et d'analyser la structure et le fonctionnement de ces canaux. Voici un aperçu des principales méthodes utilisées pour les découvrir et les étudier : 1. Approches génétiques et bioinformatiques Les généticiens et bioinformaticiens utilisent souvent des méthodes basées sur les génomes pour identifier les gènes codant pour des canaux ioniques dans divers organismes, y compris les bactéries. Ces approches peuvent inclure : Séquençage du génome : Le séquençage des génomes bactériens permet d’identifier des séquences de gènes qui codent potentiellement pour des canaux ioniques. Une fois que ces séquences sont identifiées, elles peuvent être comparées à des séquences connues de canaux dans d’autres organismes (comme les protéines MscS ou MscL chez les bactéries). Analyse bioinformatique : Des algorithmes de recherche de séquences et des bases de données comme BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) permettent d’identifier des similitudes entre des gènes bactériens et ceux de canaux ioniques déjà caractérisés chez d'autres organismes. Mutagenèse aléatoire : En exposant les bactéries à des agents mutagènes, on peut générer des mutations dans les gènes codant des canaux ioniques mécano-sensibles. Les souches présentant des déficiences dans la réponse mécanique (par exemple, incapables de survivre à des changements de pression) sont ensuite analysées pour identifier les gènes mutés. 2. Techniques de biophysique : patch-clamp La méthode du patch-clamp est l'une des techniques les plus puissantes pour étudier le fonctionnement des canaux ioniques. Bien que cette méthode soit couramment utilisée chez les cellules eucaryotes (comme les neurones), elle peut également être adaptée pour les bactéries et d'autres organismes plus simples. Patch-clamp classique : Un microélectrode très fine est utilisée pour isoler un petit morceau de membrane cellulaire (le "patch") contenant des canaux ioniques. Les courants électriques traversant ces canaux peuvent alors être mesurés en réponse à des stimuli mécaniques (comme l'étirement de la membrane). Patch-clamp sur vésicules : Dans les bactéries, il peut être difficile de pratiquer un patch-clamp sur des cellules entières. Les membranes des bactéries peuvent être isolées sous forme de vésicules, et des techniques de patch-clamp peuvent être appliquées directement sur ces vésicules pour étudier l'ouverture et la fermeture des canaux mécano-sensibles. 3. Techniques d’imagerie : cristallographie et cryo-EM Pour comprendre la structure des canaux mécano-sensibles, des méthodes d'imagerie avancées sont utilisées pour déterminer la disposition tridimensionnelle des protéines. Ces méthodes incluent : Cristallographie aux rayons X : Cette méthode permet de déterminer la structure atomique des protéines en cristallisant le canal et en bombardant le cristal avec des rayons X. Les motifs de diffraction obtenus sont utilisés pour reconstruire la structure du canal à une résolution atomique. La structure du canal MscS (Mechanosensitive Channel of Small conductance) chez les bactéries a, par exemple, été résolue par cette méthode. Cryo-microscopie électronique (cryo-EM) : La cryo-EM est une technique de pointe qui permet de visualiser des protéines et des complexes protéiques dans leur état natif, à très basse température. Contrairement à la cristallographie, il n'est pas nécessaire de cristalliser la protéine, ce qui en fait une méthode puissante pour étudier des protéines membranaires difficiles à cristalliser comme les canaux ioniques mécano-sensibles. 4. Méthodes de reconstitution dans des systèmes artificiels Les canaux ioniques mécano-sensibles peuvent être isolés des membranes bactériennes et insérés dans des systèmes modèles pour les étudier dans des conditions contrôlées. Cela permet de mieux comprendre leur fonctionnement dans un environnement simplifié. Ces systèmes incluent : Reconstitution dans des bicouches lipidiques artificielles : Une bicouche lipidique synthétique peut être créée en laboratoire, et les canaux ioniques mécano-sensibles peuvent y être insérés. Des stimuli mécaniques (comme une pression ou un étirement appliqués sur la bicouche) permettent d'étudier l'ouverture et la fermeture des canaux dans un environnement contrôlé. Liposomes : Les liposomes sont des vésicules lipidiques artificielles dans lesquelles on peut insérer des canaux mécano-sensibles. On peut alors mesurer l'activité de ces canaux en réponse à des changements osmotiques ou des pressions appliquées sur les liposomes. 5. Tests physiologiques et fonctionnels Une fois que des canaux mécano-sensibles sont identifiés et étudiés, il est essentiel de comprendre leur rôle physiologique dans l’organisme entier. Dans le cas des bactéries, cela implique des tests fonctionnels en réponse à des changements environnementaux tels que : Test de choc osmotique : Les canaux mécano-sensibles chez les bactéries permettent à ces dernières de survivre à des conditions d’hypotonie (quand l’environnement externe est moins concentré en solutés que l’intérieur de la cellule). Dans ces tests, les bactéries sont exposées à un environnement hypo-osmotique, et la survie des souches avec et sans ces canaux est comparée. Les bactéries avec des canaux fonctionnels peuvent relâcher des ions pour éviter l'éclatement. Tests de viabilité en réponse à la pression : Les bactéries peuvent être soumises à des conditions de pression accrue. Si un canal mécano-sensible est essentiel pour réguler cette pression, les bactéries présentant des mutations dans les gènes correspondants pourraient ne pas survivre à de telles conditions. 6. Approches électrophysiologiques avancées Capteurs de tension membranaire : Les capteurs de tension mesurent directement les changements de potentiel membranaire causés par l'ouverture des canaux ioniques. En réponse à des forces mécaniques, ces changements peuvent être enregistrés, ce qui fournit des informations sur l'activité des canaux. Conductance ionique : Des méthodes pour mesurer la conductance ionique à travers les membranes sont utilisées pour déterminer l’efficacité des canaux à laisser passer des ions en réponse à des stimuli mécaniques. Cela aide à comprendre comment ces canaux réagissent aux forces mécaniques. 7. Modélisation moléculaire et simulation informatique Avec l'avancement des outils de modélisation moléculaire, il est possible de simuler le comportement des canaux ioniques mécano-sensibles à l’échelle atomique. Ces simulations peuvent fournir des informations détaillées sur : Le mécanisme d'ouverture du canal en réponse à un stimulus mécanique. Comment les forces sont transmises à travers la membrane pour provoquer l'ouverture du canal. Des approches comme la dynamique moléculaire permettent de simuler le comportement des canaux dans des environnements virtuels, en testant diverses hypothèses sur leur fonctionnement sous des contraintes mécaniques. Conclusion La découverte et l’étude des canaux ioniques mécano-sensibles dans les bactéries reposent sur une combinaison de méthodes, allant de la génétique et la bioinformatique aux techniques biophysiques comme le patch-clamp, l’imagerie structurale (cristallographie et cryo-EM), et la modélisation informatique. Ces outils permettent d’identifier les canaux, de comprendre leur structure, et d’étudier leur fonctionnement en réponse à des stimuli mécaniques dans des conditions contrôlées. J'insisterais sur les techniques de Cristallographie aux rayons X et de Cryo-Microscopie Electronique ( Cryo EM) qui utilisent toutes deux des Microscopie èlectronique que je connais. Dans une certaine mesure on voit les Canaux Ioniques ! Amicalement. Lien vers le commentaire Partager sur d’autres sites More sharing options...
La découverte et l'étude des canaux ioniques mécano-sensibles chez les bactéries et d'autres organismes reposent sur un ensemble de méthodes expérimentales et biochimiques sophistiquées. Ces méthodes permettent d'identifier, de caractériser et d'analyser la structure et le fonctionnement de ces canaux. Voici un aperçu des principales méthodes utilisées pour les découvrir et les étudier : 1. Approches génétiques et bioinformatiques Les généticiens et bioinformaticiens utilisent souvent des méthodes basées sur les génomes pour identifier les gènes codant pour des canaux ioniques dans divers organismes, y compris les bactéries. Ces approches peuvent inclure : Séquençage du génome : Le séquençage des génomes bactériens permet d’identifier des séquences de gènes qui codent potentiellement pour des canaux ioniques. Une fois que ces séquences sont identifiées, elles peuvent être comparées à des séquences connues de canaux dans d’autres organismes (comme les protéines MscS ou MscL chez les bactéries). Analyse bioinformatique : Des algorithmes de recherche de séquences et des bases de données comme BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) permettent d’identifier des similitudes entre des gènes bactériens et ceux de canaux ioniques déjà caractérisés chez d'autres organismes. Mutagenèse aléatoire : En exposant les bactéries à des agents mutagènes, on peut générer des mutations dans les gènes codant des canaux ioniques mécano-sensibles. Les souches présentant des déficiences dans la réponse mécanique (par exemple, incapables de survivre à des changements de pression) sont ensuite analysées pour identifier les gènes mutés. 2. Techniques de biophysique : patch-clamp La méthode du patch-clamp est l'une des techniques les plus puissantes pour étudier le fonctionnement des canaux ioniques. Bien que cette méthode soit couramment utilisée chez les cellules eucaryotes (comme les neurones), elle peut également être adaptée pour les bactéries et d'autres organismes plus simples. Patch-clamp classique : Un microélectrode très fine est utilisée pour isoler un petit morceau de membrane cellulaire (le "patch") contenant des canaux ioniques. Les courants électriques traversant ces canaux peuvent alors être mesurés en réponse à des stimuli mécaniques (comme l'étirement de la membrane). Patch-clamp sur vésicules : Dans les bactéries, il peut être difficile de pratiquer un patch-clamp sur des cellules entières. Les membranes des bactéries peuvent être isolées sous forme de vésicules, et des techniques de patch-clamp peuvent être appliquées directement sur ces vésicules pour étudier l'ouverture et la fermeture des canaux mécano-sensibles. 3. Techniques d’imagerie : cristallographie et cryo-EM Pour comprendre la structure des canaux mécano-sensibles, des méthodes d'imagerie avancées sont utilisées pour déterminer la disposition tridimensionnelle des protéines. Ces méthodes incluent : Cristallographie aux rayons X : Cette méthode permet de déterminer la structure atomique des protéines en cristallisant le canal et en bombardant le cristal avec des rayons X. Les motifs de diffraction obtenus sont utilisés pour reconstruire la structure du canal à une résolution atomique. La structure du canal MscS (Mechanosensitive Channel of Small conductance) chez les bactéries a, par exemple, été résolue par cette méthode. Cryo-microscopie électronique (cryo-EM) : La cryo-EM est une technique de pointe qui permet de visualiser des protéines et des complexes protéiques dans leur état natif, à très basse température. Contrairement à la cristallographie, il n'est pas nécessaire de cristalliser la protéine, ce qui en fait une méthode puissante pour étudier des protéines membranaires difficiles à cristalliser comme les canaux ioniques mécano-sensibles. 4. Méthodes de reconstitution dans des systèmes artificiels Les canaux ioniques mécano-sensibles peuvent être isolés des membranes bactériennes et insérés dans des systèmes modèles pour les étudier dans des conditions contrôlées. Cela permet de mieux comprendre leur fonctionnement dans un environnement simplifié. Ces systèmes incluent : Reconstitution dans des bicouches lipidiques artificielles : Une bicouche lipidique synthétique peut être créée en laboratoire, et les canaux ioniques mécano-sensibles peuvent y être insérés. Des stimuli mécaniques (comme une pression ou un étirement appliqués sur la bicouche) permettent d'étudier l'ouverture et la fermeture des canaux dans un environnement contrôlé. Liposomes : Les liposomes sont des vésicules lipidiques artificielles dans lesquelles on peut insérer des canaux mécano-sensibles. On peut alors mesurer l'activité de ces canaux en réponse à des changements osmotiques ou des pressions appliquées sur les liposomes. 5. Tests physiologiques et fonctionnels Une fois que des canaux mécano-sensibles sont identifiés et étudiés, il est essentiel de comprendre leur rôle physiologique dans l’organisme entier. Dans le cas des bactéries, cela implique des tests fonctionnels en réponse à des changements environnementaux tels que : Test de choc osmotique : Les canaux mécano-sensibles chez les bactéries permettent à ces dernières de survivre à des conditions d’hypotonie (quand l’environnement externe est moins concentré en solutés que l’intérieur de la cellule). Dans ces tests, les bactéries sont exposées à un environnement hypo-osmotique, et la survie des souches avec et sans ces canaux est comparée. Les bactéries avec des canaux fonctionnels peuvent relâcher des ions pour éviter l'éclatement. Tests de viabilité en réponse à la pression : Les bactéries peuvent être soumises à des conditions de pression accrue. Si un canal mécano-sensible est essentiel pour réguler cette pression, les bactéries présentant des mutations dans les gènes correspondants pourraient ne pas survivre à de telles conditions. 6. Approches électrophysiologiques avancées Capteurs de tension membranaire : Les capteurs de tension mesurent directement les changements de potentiel membranaire causés par l'ouverture des canaux ioniques. En réponse à des forces mécaniques, ces changements peuvent être enregistrés, ce qui fournit des informations sur l'activité des canaux. Conductance ionique : Des méthodes pour mesurer la conductance ionique à travers les membranes sont utilisées pour déterminer l’efficacité des canaux à laisser passer des ions en réponse à des stimuli mécaniques. Cela aide à comprendre comment ces canaux réagissent aux forces mécaniques. 7. Modélisation moléculaire et simulation informatique Avec l'avancement des outils de modélisation moléculaire, il est possible de simuler le comportement des canaux ioniques mécano-sensibles à l’échelle atomique. Ces simulations peuvent fournir des informations détaillées sur : Le mécanisme d'ouverture du canal en réponse à un stimulus mécanique. Comment les forces sont transmises à travers la membrane pour provoquer l'ouverture du canal. Des approches comme la dynamique moléculaire permettent de simuler le comportement des canaux dans des environnements virtuels, en testant diverses hypothèses sur leur fonctionnement sous des contraintes mécaniques. Conclusion La découverte et l’étude des canaux ioniques mécano-sensibles dans les bactéries reposent sur une combinaison de méthodes, allant de la génétique et la bioinformatique aux techniques biophysiques comme le patch-clamp, l’imagerie structurale (cristallographie et cryo-EM), et la modélisation informatique. Ces outils permettent d’identifier les canaux, de comprendre leur structure, et d’étudier leur fonctionnement en réponse à des stimuli mécaniques dans des conditions contrôlées. J'insisterais sur les techniques de Cristallographie aux rayons X et de Cryo-Microscopie Electronique ( Cryo EM) qui utilisent toutes deux des Microscopie èlectronique que je connais. Dans une certaine mesure on voit les Canaux Ioniques ! Amicalement.
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