Paroi et enveloppe cellulaire bactériennes

L'enveloppe cellulaire bactérienne est la limite stratifiée qui entoure le cytoplasme, composée de la membrane plasmique, de la paroi cellulaire et, chez les bactéries à Gram négatif, d'une membrane externe supplémentaire. Son élément structural central est le peptidoglycane, un polymère réticulé qui confère à la cellule sa forme et la protège contre la lyse osmotique, et l'organisation de cette enveloppe définit la principale division structurelle des bactéries.

Definition

La paroi et l'enveloppe cellulaire bactériennes constituent la structure de surface multicouche de la cellule bactérienne, comprenant la membrane plasmique et une paroi externe à base de peptidoglycane (avec une membrane externe supplémentaire chez les bactéries à Gram négatif), qui maintient la forme cellulaire et résiste à la pression de turgescence interne.

Scope

Ce sujet couvre la chimie et l'architecture du peptidoglycane, l'enveloppe à Gram positif (une paroi épaisse avec des acides téichoïques), l'enveloppe à Gram négatif (une paroi mince enfermée par une membrane externe portant du lipopolysaccharide), ainsi que les rôles fonctionnels de l'enveloppe en termes de forme, d'intégrité et de perméabilité. La procédure de coloration qui révèle cette distinction est traitée dans un sujet connexe.

Core questions

• Comment l'architecture du peptidoglycane confère-t-elle forme et protection osmotique ?
• Quelles différences structurelles distinguent l'enveloppe à Gram positif de l'enveloppe à Gram négatif ?
• Comment la membrane externe façonne-t-elle la perméabilité des bactéries à Gram négatif ?

Key concepts

• Sacculus de peptidoglycane (muréine)
• Chaînes de glycanes réticulées par des ponts peptidiques
• Paroi épaisse à Gram positif avec des acides téichoïques
• Paroi mince et membrane externe à Gram négatif
• Lipopolysaccharide et la membrane externe
• Espace périplasmique
• Protection osmotique et turgescence

Mechanisms

Le peptidoglycane est constitué de chaînes de glycanes alternant N-acétylglucosamine et acide N-acétylmuramique, qui sont réticulées par de courts peptides en une macromolécule unique et réticulée, le sacculus, qui enveloppe la cellule et contrecarre la pression de turgescence. Chez les bactéries à Gram positif, cette paroi est épaisse et traversée par des acides téichoïques et lipotéichoïques ; chez les bactéries à Gram négatif, la couche de peptidoglycane est mince et se situe dans un espace périplasmique entre la membrane plasmique et une membrane externe asymétrique dont le feuillet externe est composé de lipopolysaccharide. La membrane externe agit comme une barrière de perméabilité, avec des protéines canal contrôlant l'entrée des solutés. Ces différences d'enveloppe sous-tendent la rétention différentielle du colorant lors de la coloration de Gram et de nombreuses distinctions structurelles entre les bactéries.

Clinical relevance

L'enveloppe est la caractéristique structurelle qui distingue les bactéries à Gram positif des bactéries à Gram négatif et contribue aux différences intrinsèques de propriétés de barrière entre les deux groupes ; le lipopolysaccharide de la membrane externe des bactéries à Gram négatif est une molécule de surface importante reconnue par l'hôte. Cette entrée décrit la structure de l'enveloppe comme matériel de référence et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

Evidence & guidelines

La structure moléculaire du peptidoglycane et l'architecture des enveloppes à Gram positif et à Gram négatif sont établies dans la littérature biochimique et de biologie cellulaire, et synthétisées dans les manuels de microbiologie standard.

History

La paroi a été reconnue très tôt comme la structure responsable de la forme bactérienne et de la réaction de Gram. L'élucidation de la chimie du peptidoglycane au milieu du XXe siècle, suivie par des modèles détaillés de son architecture, a expliqué comment un réseau covalent unique peut à la fois façonner et protéger la cellule.

Key figures

• Waldemar Vollmer
• Thomas Silhavy
• Miguel de Pedro

Seminal works

• vollmer-2008
• silhavy-2010

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le peptidoglycane ?

Le peptidoglycane (muréine) est un polymère réticulé de chaînes de glycanes réticulées par des peptides qui forme la paroi cellulaire bactérienne, conférant à la cellule sa forme et la protégeant contre la lyse osmotique.

En quoi les enveloppes à Gram positif et à Gram négatif diffèrent-elles ?

Les bactéries à Gram positif possèdent une paroi épaisse de peptidoglycane avec des acides téichoïques et aucune membrane externe, tandis que les bactéries à Gram négatif ont une fine couche de peptidoglycane enfermée par une membrane externe qui contient du lipopolysaccharide.