Le nucléoïde bactérienne

La différence la plus frappante entre les procaryotes et les eucaryotes est la façon dont leur matériel génétique est empaqueté. Les cellules eucaryotes ont deux ou plus de deux chromosomes contenus dans un organite délimité par une enveloppe, le noyau. Au contraire, les procaryotes n’ont pas de noyau délimité par une enveloppe. Le chromosome procaryote, se trouve dans une région de forme irrégulière appelée le nucléoïde (d'autres noms sont aussi utilisés : le corps nucléaire, le corps de chromatine, la région nucléaire).

Les procaryotes contiennent généralement un cercle unique d'acide désoxyribonucléique double brin (ADN), mais certains possèdent un chromosome d'ADN linéaire. On a découvert récemment que certaines bactéries comme Vibrio cholerae ont plus d'un chromosome. Bien que l'apparence du nucléoïde varie selon la méthode de fixation et de coloration. des fibres sont souvent observées au microscope électronique et sont probablement l'ADN.

Le nucléoïde est aussi visible au microscope optique après coloration au colorant de Feulgen, qui réagit spécifiquement avec l'ADN. Une cellule peut avoir plus d'un nucléoïde au moment de la division cellulaire après que le matériel génétique se soit dupliqué.

 Dans des bactéries en développement rapide, le nucléoïde montre des projections s'étendant dans le cytoplasme. Celles-ci contiennent sans doute l'ADN qui est activement transcrit en ARNm.

Des observations au microscope électronique ont souvent montré le nucléoïde en contact avec le mésosome ou avec la membrane plasmique. On observe aussi des membranes fixées aux nucléoïdes isolés. Ainsi, il semble que l'ADN bactérien soit lié à des membranes cellulaires, et que celles-ci soient impliquées dans la séparation de l'ADN entre les cellules filles durant la division.

Des nucléoïdes ont été isolés intacts et sans membrane. Leur analyse chimique montre qu'ils contiennent environ 60% d'ADN, 30% d'ARN et 10% en poids de protéines. Chez Escherichia coli, une cellule en forme de bâtonnet d'environ 2 à 6 /lm de long, le cercle fermé d'ADN mesure à peu près 1.400 µm. Evidemment il doit être fermement empaqueté pour entrer dans le nucléoïde ; l'ADN apparaît enroulé sur lui-même, probablement avec l'aide de l'ARN et des protéines du nucléoïde (ces protéines sont différentes des histones, protéines présentes dans les noyaux eucaryotes).

 On trouve des régions contenant de l'ADN fixé à la membrane dans deux genres de planctomycètes. Chez Pirellula, une membrane simple entoure la région, appelée pirellulosome, contenant un nucléoïde fibrillaire et des particules semblables à des ribosomes. Chez Gemmata obscuriglobus, le corps nucléaire est entouré de deux membranes. Des recherches complémentaires sont nécessaires pour déterminer la fonction de ces membranes et pour savoir dans quelle mesure un tel phénomène est répandu.

De nombreuses bactéries contiennent des plasmides en plus de leur chromosome. Ces plasmides sont des molécules circulaires à ADN double brin qui soit existent et se répliquent indépendamment du chromosome, soit s'intègrent dans celui-ci ; de toute façon, ils sont transmis à la descendance. Les plasmides ne sont généralement pas fixés à la membrane plasmique et sont parfois perdus pour une des cellules filles au cours de la division. Les plasmides ne sont pas nécessaires au développement de la bactérie ni à sa reproduction bien qu'ils puissent porter des gènes qui donnent à leur hôte un avantage sélectif. Les gènes plasmidiques peuvent rendre les bactéries résistantes aux médicaments, leur donner de nouvelles possibilités métaboliques, les rendre pathogènes ou conférer un certain nombre d'autres propriétés. Comme les plasmides peuvent se transférer d'une cellule à l'autre, une propriété comme la résistance aux antibiotiques peut se répandre dans toute une population.