Protoplaste

Protoplaste (du grec ancien πρωτόπλαστος ( prōtóplastos ) « premier formé »), est un terme biologique inventé par Hanstein en 1880 pour désigner la cellule entière, à l'exclusion de la paroi cellulaire. Les protoplastes peuvent être générés en décapant la paroi cellulaire des cellules végétales , bactériennes , ou fongiques par des moyens mécaniques, chimiques ou enzymatiques.

Les protoplastes diffèrent des sphéroplastes en ce que leur paroi cellulaire a été complètement retirée. Les sphéroplastes conservent une partie de leur paroi cellulaire. Dans le cas des sphéroplastes bactériens Gram-négatifs , par exemple, le composant peptidoglycane de la paroi cellulaire a été retiré, mais pas le composant de la membrane externe .

Les parois cellulaires sont constituées de divers polysaccharides . Les protoplastes peuvent être fabriqués en dégradant les parois cellulaires avec un mélange d' enzymes appropriées dégradant les polysaccharides :

Pendant et après la digestion de la paroi cellulaire, le protoplaste devient très sensible au stress osmotique . Cela signifie que la digestion de la paroi cellulaire et le stockage des protoplastes doivent être effectués dans une solution isotonique pour éviter la rupture de la membrane plasmique .

Les protoplastes peuvent être utilisés pour étudier la biologie membranaire , notamment l'absorption de macromolécules et de virus . Ils sont également utilisés dans la variation somaclonale .

Les protoplastes sont largement utilisés pour la transformation de l'ADN (pour créer des organismes génétiquement modifiés ), car la paroi cellulaire bloquerait sinon le passage de l'ADN dans la cellule. Dans le cas des cellules végétales, les protoplastes peuvent être régénérés en plantes entières d'abord en se développant dans un groupe de cellules végétales qui se développe en un cal , puis par régénération des pousses (caulogenèse) à partir du cal en utilisant des méthodes de culture de tissus végétaux . La croissance des protoplastes en cal et la régénération des pousses nécessitent un équilibre approprié des régulateurs de croissance des plantes dans le milieu de culture tissulaire qui doit être personnalisé pour chaque espèce de plante. Contrairement aux protoplastes des plantes vasculaires , les protoplastes des mousses , comme Physcomitrella patens , n'ont pas besoin de phytohormones pour se régénérer, et ne forment pas de cal pendant la régénération . Au lieu de cela, ils se régénèrent directement dans le protonème filamenteux , imitant une spore de mousse en germination.

Les protoplastes peuvent également être utilisés pour la sélection végétale , en utilisant une technique appelée fusion de protoplastes . Les protoplastes de différentes espèces sont amenés à fusionner en utilisant un champ électrique ou une solution de polyéthylène glycol . Cette technique peut être utilisée pour générer des hybrides somatiques en culture tissulaire.

De plus, les protoplastes de plantes exprimant des protéines fluorescentes dans certaines cellules peuvent être utilisés pour le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), où seules les cellules fluorescentes à une longueur d'onde sélectionnée sont retenues. Cette technique est notamment utilisée pour isoler des types de cellules spécifiques (par exemple, les cellules de garde des feuilles, les cellules péricycliques des racines) pour des recherches plus approfondies, telles que la transcriptomique.