Vacuoles gazeuses
Les vésicules gazeuses, également appelées vacuoles gazeuses, sont des nanocompartiments librement perméables aux gaz, et se trouvent principalement chez les Cyanobactéries, mais aussi chez d’autres espèces de bactéries et certaines archées. Les vésicules de gaz permettent aux bactéries de contrôler leur flottabilité. Elles se forment lorsque de petites structures biconiques se développent pour former des fuseaux. Les parois de la vésicule sont composées d’une protéine A hydrophobe de la vésicule gazeuse (GvpA) qui forme une structure cylindrique creuse et protéique qui se remplit de gaz. De petites variations dans la séquence d’acides aminés produisent des changements dans la morphologie de la vésicule de gaz, par exemple, GvpC, est une protéine plus grande.
Vacuoles centrales
La plupart des cellules végétales matures ont une grande vacuole qui occupe généralement plus de 30 % du volume de la cellule, et qui peut occuper jusqu’à 80 % du volume pour certains types de cellules et certaines conditions. Des brins de cytoplasme traversent souvent la vacuole.
Une vacuole est entourée d’une membrane appelée le tonoplaste (origine du mot : Gk tón(os) + -o-, signifiant » étirement « , » tension « , » ton » + forme comb. repr. Gk plastós formé, moulé) et remplie de sève cellulaire. Également appelé membrane vacuolaire, le tonoplaste est la membrane cytoplasmique entourant une vacuole, séparant le contenu de la vacuole du cytoplasme de la cellule. En tant que membrane, elle est principalement impliquée dans la régulation des mouvements des ions autour de la cellule, et dans l’isolement des matériaux qui pourraient être nocifs ou constituer une menace pour la cellule.
Le transport des protons du cytosol vers la vacuole stabilise le pH cytoplasmique, tout en rendant l’intérieur de la vacuole plus acide, créant une force motrice protonique que la cellule peut utiliser pour transporter les nutriments dans ou hors de la vacuole. Le faible pH de la vacuole permet également aux enzymes de dégradation d’agir. Bien que les grandes vacuoles uniques soient les plus courantes, la taille et le nombre de vacuoles peuvent varier dans différents tissus et stades de développement. Par exemple, les cellules en développement dans les méristèmes contiennent de petites provacuoles et les cellules du cambium vasculaire ont de nombreuses petites vacuoles en hiver et une grande en été.
En dehors du stockage, le rôle principal de la vacuole centrale est de maintenir la pression de turgescence contre la paroi cellulaire. Des protéines présentes dans le tonoplaste (aquaporines) contrôlent le flux d’eau entrant et sortant de la vacuole par transport actif, en pompant les ions potassium (K+) dans et hors de l’intérieur de la vacuole. En raison de l’osmose, l’eau diffuse dans la vacuole, exerçant une pression sur la paroi cellulaire. Si la perte d’eau entraîne une baisse importante de la pression de turgescence, la cellule se plasmolise. La pression de turgescence exercée par les vacuoles est également nécessaire à l’élongation cellulaire : lorsque la paroi cellulaire est partiellement dégradée par l’action des expansines, la paroi moins rigide est dilatée par la pression provenant de l’intérieur de la vacuole. La pression de turgescence exercée par la vacuole est également essentielle au maintien des plantes en position verticale. Une autre fonction de la vacuole centrale est qu’elle pousse tout le contenu du cytoplasme de la cellule contre la membrane cellulaire, et maintient ainsi les chloroplastes plus près de la lumière. La plupart des plantes stockent dans la vacuole des substances chimiques qui réagissent avec celles du cytosol. Si la cellule est brisée, par exemple par un herbivore, les deux produits chimiques peuvent réagir et former des substances toxiques. Dans l’ail, l’alliine et l’enzyme alliinase sont normalement séparées mais forment l’allicine si la vacuole est brisée. Une réaction similaire est responsable de la production de syn-propanethial-S-oxyde lorsque les oignons sont coupés.
Les vacuoles des cellules fongiques remplissent des fonctions similaires à celles des plantes et il peut y avoir plus d’une vacuole par cellule. Dans les cellules de levure, la vacuole est une structure dynamique qui peut rapidement modifier sa morphologie. Elle est impliquée dans de nombreux processus, notamment l’homéostasie du pH cellulaire et de la concentration en ions, l’osmorégulation, le stockage des acides aminés et des polyphosphates et les processus de dégradation. Les ions toxiques, tels que le strontium (Sr2+
), le cobalt(II) (Co2+
) et le plomb(II) (Pb2+
) sont transportés dans la vacuole pour les isoler du reste de la cellule.
Vacuoles contractiles
Les vacuoles contractiles sont un organite osmorégulateur spécialisé qui est présent chez de nombreux protistes vivant librement. La vacuole contractile fait partie du complexe de vacuoles contractiles qui comprend des bras radiaux et un spongiome. Le complexe vacuole contractile se contracte périodiquement pour éliminer l’excès d’eau et d’ions de la cellule afin d’équilibrer le flux d’eau dans la cellule. Lorsque la vacuole contractile absorbe lentement de l’eau, elle s’agrandit, c’est la diastole et lorsqu’elle atteint son seuil, la vacuole centrale se contracte puis se contracte (systole) périodiquement pour libérer l’eau.
Vacuoles alimentaires
Les vacuoles alimentaires (aussi appelées vacuoles digestives) sont des organites présents chez les Ciliés, et chez Plasmodium falciparum, un parasite protozoaire responsable du paludisme.