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Les eucaryotes ont-ils besoin d’oxygène ?

Lorsque vous entendez le terme respiration, vous pensez peut-être naturellement à vos poumons, car respiration signifie aspirer l’air par le nez. Cependant, la respiration cellulaire est la façon dont vos cellules produisent de l’énergie à partir des molécules de nourriture que vous mangez. 

Ce processus peut être aérobie ou anaérobie, nécessitant ou non de l’oxygène. En ce qui concerne les eucaryotes, qui ont tous des noyaux distincts contenant leur information génétique, le type de respiration cellulaire varie en fonction des circonstances et même de l’espèce. 

La plupart des cellules eucaryotes utilisent la respiration aérobie qui dépend de l’oxygène et est le plus efficace pour la production d’énergie. Cependant, certaines cellules eucaryotes se tournent vers la respiration anaérobie quand l’oxygène n’est pas disponible. Les scientifiques ont récemment découvert trois eucaryotes surprenants qui vivent dans une partie de l’océan sans oxygène et utilisent donc toujours la respiration anaérobie.

Qu’est-ce que la respiration cellulaire ?

Tout être vivant a besoin d’énergie. Cependant, le processus d’extraction d’énergie ne s’arrête pas lorsque vous avalez votre burrito. La respiration cellulaire est une voie biochimique qui libère l’énergie stockée dans les liaisons chimiques qui maintiennent ces molécules alimentaires ensemble. 

Les cellules eucaryotes utilisent généralement la respiration aérobie, nécessitant de l’oxygène, pour produire de l’énergie utilisable appelée ATP des molécules de glucose. Le schéma général de la respiration aérobie dans les cellules eucaryotes comporte trois étapes complexes : glycolyse ou le cycle de l’acide citrique, la chaîne de transport d’électrons puis les réactions. Ce type de respiration s’effectue le plus souvent dans des organites spécialisés appelés mitochondries.

Les cellules procaryotes, par contre, ont tendance à utiliser la respiration anaérobie, ne nécessitant pas d’oxygène. Bien qu’elles puissent utiliser la respiration aérobie, elles sont souvent capables de créer suffisamment d’énergie par la respiration anaérobie. La première étape de la respiration anaérobie est également la glycolyse, qui produit deux molécules d’ATP à partir d’un glucose. Elle produit également du pyruvate, qui peut alors aller dans deux directions : vers la fermentation ou vers l’acide lactique (utilisé par les cellules animales dans certaines circonstances). Ce type de respiration cellulaire a lieu principalement dans les régions suivantes

Respiration aérobie et respiration anaérobie

Le rendement énergétique de la respiration anaérobie n’est pas aussi bon que celui de la respiration aérobie. Pour cette raison, les eucaryotes utilisent toujours la respiration cellulaire aérobie lorsque l’oxygène est disponible. Cependant, les cellules eucaryotes se tournent parfois vers la respiration anaérobie lorsqu’elles n’ont plus l’oxygène dont elles ont besoin pour la respiration aérobie. 

Le meilleur exemple en est l’ensemble de vos cellules musculaires. Lorsque vous avez travaillé si fort que vos cellules musculaires ont épuisé tout l’oxygène disponible, vos cellules passent simplement à la voie anaérobie pour vous maintenir en vie. Ceci produit de l’acide lactique qui peut être oxydé dans le cœur pour produire de l’énergie ou reconverti en glucose dans le foie, si on n’en a plus besoin.

Une nouvelle découverte 

Pendant longtemps, les scientifiques ont cru que certaines cellules eucaryotes se tournaient vers la respiration anaérobie alors qu’elles y étaient absolument obligées et que tous les eucaryotes utilisaient de préférence la respiration aérobie. Imaginez leur surprise lorsqu’ils ont découvert l’existence d’organismes multicellulaires qui n’avaient jamais rencontré d’oxygène et encore moins utilisé l’oxygène pour des processus cellulaires ! 

En 2010, des scientifiques qui ont passé au peigne fin le fond de la mer Méditerranée ont découvert trois de ces espèces enfouies dans les sédiments, à environ 3 000 mètres sous la surface de l’océan. Ce bassin est considéré comme hyper-salin soit environ huit fois plus salée que l’eau de mer ordinaire. Cette densité signifie que l’eau du bassin ne peut pas se mélanger à l’eau de mer ordinaire qui la surplombe, ce qui fait qu’elle devient anoxique ou complètement sans oxygène. 

Les scientifiques ont ajouté les trois organismes trouvés au phylum animal le plus récemment appelé Loricifera ; ils s’appellent maintenant le Spinoloricus cinziae, le Rugiloricus nov. sp. et le Pliciloricus nov. sp. Comme ces minuscules créatures marines passent toute leur vie sans jamais rencontrer d’oxygène, leurs mitochondries ressemblent davantage à des hydrogénosomes, organites qui effectuent la respiration anaérobie chez de nombreux parasites unicellulaires.

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