Sporulation : définition et explications (2024)

Définition

La sporulation est une production de spores par un processus sexué ou asexué avec les endospores, ou encore un mode de reproduction de sporozoaires, bactéries et champignons. La production de spores est initiée par la sporogenèse. La sporulation est un terme initialement propre aux mycètes mais s'étend aussi à certains coraux.

La sporulation d'un mycomycète du genre Tubifera :

La sporulation émet des spores permettant l'expansion d'une espèce, généralement parmi les mycètes.

Explications

Le plus souvent, la sporulation est un type de reproduction asexuée qui a comme moyen de reproduction les spores et les endospores. Voir aussi la zoosporulation.

La sporulation est un processus fastidieux qui peut prendre jusqu'à trois jours, mais la plupart des cellules forment la structure même du fructifiant, un processus coopératif mais mortel : environ trois quarts des cellules participantes meurent pendant le processus, probablement pour fournir des nutriments à d'autres cellules.

La sporulation s'initie à partir des cellules végétatives des bactéries et de certains champignons, formation de cellules déshydratées, qu'on dit sporulées, à parois épaissies, inactives au niveau métabolique et pouvant endurer des conditions extrêmes de température et d'humidité. Les spores constituent pour ces espèces des formes de dissémination et de conservation en périodes défavorables à la survie de l'espèce.

En biologie, les unités de reproduction des plantes, les algues et les champignons sont appelés spores. Les spores sont également appelées formes latentes de nombreux animaux ou de leurs embryons, protistes et bactéries.

Pour chaque organisme, la sporulation peut être favorisée ou déclenchée par des conditions environnementales défavorables, telles que le manque de disponibilité des éléments nutritifs ou de la lumière; ou peuvent faire partie du cycle de vie normal pendant la reproduction.

Les bactéries Bacillus subtilis et le champignon filamenteux Neurospora crassa (ascomycète) sont fréquemment utilisées en laboratoire comme organismes modèles dans les études sur la sporulation, tandis que la méiose produit des gamètes chez les animaux, mais produit des spores à la place de la méiose.

Les spores sont des structures résistantes constituées d'une seule cellule protégée par une enveloppe épaisse qui leur permet de résister aux conditions environnementales défavorables.

Chez les champignons

La procédure de sporulation 5 chez les champignons se déroule en plusieurs étapes :

• Le matériel génétique (ADN) est dupliqué par la mitose.
• Le septum de spores commence à se former et isole l'ADN nouvellement répliqué avec une petite partie du cytoplasme.
• La membrane plasmique commence à entourer l'ADN, le cytoplasme et la membrane isolée.
• Le septum de spores entoure la partie isolée formant la crête.
• Une couche de peptidoglycane est formée entre les membranes. Où il apparaît comme un corps réfractaire riche en dipicolinate (acide dipicolinique) de calcium.
• La spore est recouverte d'une couverture de résistance.
• La sporulation : libération de l'endospore de la cellule au milieu, par lyse cellulaire.
• Au cours du processus de sporulation, une série de modifications chimiques et physiques entraînent des modifications morphologiques de la spore.

Chez les plantes

Certaines plantes sont capables de se reproduire sous ce système, ayant même des parties responsables de la formation de spores : ces régions sont appelées sporángios et sont situées sur la face inférieure de la feuille, responsable de la production de spores. Ces plantes alternent le mécanisme de reproduction avec une reproduction sexuée de telle sorte que les enfants puissent être produits à la fois par reproduction sexuée et par reproduction asexuée.

Chez les bactéries

Le processus de sporulation chez les bactéries suit une série d'étapes :

1. La duplication du matériel génétique (ADN) existe.
2. Le septum de spores commence à se former et isole l'ADN nouvellement répliqué avec une petite partie du cytoplasme.
3. La membrane plasmique commence à entourer l'ADN, le cytoplasme et la membrane isolée à l'étape 2.
4. Le septum de spores entoure la partie isolée formant la crête.
5. Une couche de peptidoglycane est formée entre les membranes.
6. La spore est recouverte d'une couverture de résistance.
7. Libération de l'endospore de la cellule au milieu. Parfois, à ce rythme, on l'appelle aussi sporulation. Au cours du processus de sporulation, une série de modifications chimiques et physiques entraînent des modifications morphologiques de la spore.

Contrôle de la sporulation

En fonction de chaque organisme sporulant, la sporulation peut être favorisée ou déclenchée par des conditions environnementales défavorables, telles que le manque de disponibilité de nutriments ou de lumière; ou cela peut faire partie du cycle de vie normal pendant la reproduction.

Régulation de la sporulation chez Bacillus subtilis

Chez Bacillus subtilis, le déficit en nutriments et la densité cellulaire sont des facteurs déclencheurs de sporulation. Les activités métaboliques ne sont pas mesurables dans de telles spores.

Elles sont remarquablement résistantes à la chaleur (supérieure à 100 °C), à la sécheresse, aux rayons UV et X, aux solvants organiques et aux enzymes lytiques. Elles peuvent durer plusieurs milliers d'années et germer avec un apport en nutriments amélioré.

Chez Bacillus subtilis, la sporulation se déroule en sept phases au cours desquelles jusqu'à 200 gènes de l'organisme deviennent actifs ou inactifs. Le temps requis pour cela est d'environ 7 à 8 heures.

Au cours de la sporulation, l'acide dipicolinique (acide pyridine-2,6-dicarboxylique) se forme de plus en plus en tant que substance spécifique des spores qui ne se forme pas dans les cellules végétatives normales. De plus, les ions calcium sont de plus en plus absorbés.

Le processus de sporulation n'est toujours pas compris exactement. De nombreuses conditions différentes peuvent entraîner une sporulation, notamment un manque d'approvisionnement ou de composition moyenne. Par exemple, le manganèse dans le milieu favorise la sporulation.

Les histidine kinases cytoplasmiques et à membrane sont en raison d'une carence en nutriments, de la détection du quorum et des dommages de l'ADN, la phosphorylation active et phosphoryle le régulateur central de la sporulation sporale, l'activant ainsi.

Pendant la croissance végétative, le répresseur abrB inhibe les gènes de sporulation. Spo0A active maintenant des gènes importants pour la sporulation et inactive également le répresseur abrB.

Cela concerne maintenant la formation d'un septum dans la cellule mère. Spo0A forme la phosphatase spoIIE, qui active ensuite spoIIAA en éliminant un résidu de phosphate. Le facteur sigma σF est initialement inactif et lié à spoIIAB (facteur anti-σ). SpoIIAA se lie maintenant à SpoIIAB en publiant σF.

Globalement, quatre facteurs sigma sont nécessaires pour l'endosporogenèse. σF et σG activent des gènes dans la spore en développement et σE et σK, qui régulent les gènes dans la cellule mère entourant la spore. Le σF libre se lie maintenant à l'ARN polymérase et favorise la transcription des gènes d'endopores précoces et induit la production de σE dans la cellule mère.

Par σE, des signaux provoquent la synthèse de σG dans la spore. De plus, σE conduit à la production de σK dans la cellule parent. Les facteurs les plus récents σG (spores) et σK (cellules mères) sont nécessaires à la transcription des gènes tardifs du processus de sporulation.

Déclenché par σK il vient pour former de l'acide dipicolinique et des protéines qui lysent les cellules voisines qui ne sont pas encore entrées dans la phase de sporulation afin d'utiliser leurs débris cellulaires comme matériaux de construction de la spore. ΣG transcrit dans la spore des gènes importants pour la protection de l'ADN, la germination ultérieure et la formation de protéines SASP.

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