La motilité cellulaire est vitale pour les organismes unicellulaires et joue un rôle clé chez de nombreuses espèces multicellulaires. Les flagelles (appendices en forme de fouet) permettent aux cellules de nager vers les nutriments, d'échapper aux prédateurs ou de naviguer dans les tissus de l'hôte.
Les flagelles sont présents à la fois chez les procaryotes (bactéries) et dans un sous-ensemble d'eucaryotes, mais leurs architectures diffèrent considérablement. Chez les bactéries, le flagelle fonctionne comme une hélice rotative alimentée par une force motrice de protons, tandis que les flagelles eucaryotes se plient de manière coordonnée et entraînée par l'ATP.
Les flagelles bactériens sont constitués de trois composants principaux :
Le filament s'assemble en transloquant les sous-unités flagellines des ribosomes à travers le canal central jusqu'à la pointe, où elles polymérisent. Le corps basal sert de moteur et le crochet transmet un couple de rotation, créant un mouvement de tire-bouchon.
Les flagelles eucaryotes n'ont pas de bâtonnet central; au lieu de cela, ils sont composés d’un noyau solide de neuf microtubules doublets disposés autour d’une paire centrale (le modèle classique 9+2). Chaque doublet est stabilisé par des rayons protéiques, des dynéines axonémiques et des liens radiaux.
Le mouvement est généré par le glissement des doublets de microtubules adjacents entraîné par l’activité de la dynéine ATPase. Cette flexion coordonnée produit une propulsion semblable à un fouet ou à une vague.
Les flagelles bactériens et eucaryotes réalisent une poussée vers l'avant grâce à des mouvements de rotation ou de flexion :
Les flagelles permettent aux bactéries de localiser les nutriments, d'éviter les produits chimiques nocifs et de se diffuser dans les tissus de l'hôte. Par exemple, Helicobacter pylori utilise ses flagelles pour naviguer dans le mucus gastrique, échapper aux régions acides et coloniser la muqueuse de l'estomac, une étape critique dans la formation des ulcères.
La disposition flagellaire (monotriche, lophotriche, péritriche, amphitriche) influence les modèles de motilité et les niches écologiques.
Au-delà des organismes unicellulaires, les flagelles eucaryotes sont essentiels à la vie multicellulaire. Les spermatozoïdes s'appuient sur un seul flagelle pour traverser l'appareil reproducteur féminin, tandis que Chlamydomonas reinhardtii utilise deux flagelles pour nager dans les milieux aquatiques et disperser les spores.
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