Vacuoles contractiles chez les micro-organismes
Une vacuole contractile (CV) est un organite, ou une structure subcellulaire, qui intervient dans l’osmorégulation et l’élimination des déchets. Auparavant, une CV était connue comme une vacuole pulsatile ou pulsante. Les CV ne doivent pas être confondues avec les vacuoles qui stockent la nourriture ou l’eau. On trouve une CV principalement chez les protistes et les algues unicellulaires. Dans les environnements d’eau douce, la concentration de solutés à l’intérieur de la cellule est plus élevée qu’à l’extérieur de la cellule. Dans ces conditions, l’eau s’écoule de l’environnement vers la cellule par osmose. Ainsi, le CV agit comme un mécanisme de protection contre l’expansion cellulaire (et éventuellement l’explosion) due à un excès d’eau ; il expulse l’excès d’eau de la cellule en se contractant. Cependant, toutes les espèces qui possèdent une CV ne sont pas des organismes d’eau douce ; certains micro-organismes marins et du sol ont également une CV. La CV est prédominante chez les espèces qui ne possèdent pas de paroi cellulaire, mais il existe des exceptions. Au cours du processus d’évolution, le CV a été en grande partie éliminé chez les organismes multicellulaires ; cependant, il existe encore au stade unicellulaire de plusieurs champignons multicellulaires et dans plusieurs types de cellules des éponges, notamment les amibocytes, les pinacocytes et les choanocytes.
Les phases de collecte d’eau (expansion) et d’expulsion d’eau (contraction) du CV sont périodiques. Un cycle dure plusieurs secondes, selon l’espèce et l’osmolarité du milieu. La phase au cours de laquelle l’eau s’écoule dans la CV est appelée diastole. La contraction de la CV et l’expulsion de l’eau de la cellule est appelée systole. L’eau circule toujours de l’extérieur de la cellule vers le cytoplasme, et seulement ensuite du cytoplasme vers la CV. Les espèces qui possèdent une CV l’utilisent toujours, même dans des environnements très hypertoniques (forte concentration de solutés), car la cellule a tendance à ajuster son cytoplasme pour devenir encore plus hyperosmotique (hypertonique) que l’environnement. La quantité d’eau expulsée de la cellule et la vitesse de contraction sont liées à l’osmolarité du milieu. Dans les environnements hyperosmotiques, moins d’eau sera expulsée et le cycle de contraction sera plus long.
Le nombre de CV par cellule varie, selon l’espèce. Les amibes en ont un ; Dictyostelium discoideum, Paramecium aurelia et Chlamydomonas reinhardtii en ont deux ; et les amibes géantes, comme Chaos carolinensis, en ont plusieurs. Chez certains organismes eucaryotes unicellulaires (par exemple, les amibes), les déchets cellulaires, tels que l’ammoniac et l’excès d’eau, sont excrétés par exocytose lorsque les vacuoles contractiles fusionnent avec la membrane cellulaire, expulsant les déchets dans l’environnement. Chez la paramécie, qui possède probablement la CV la plus complexe et la plus évoluée, la vacuole est entourée de plusieurs canaux qui absorbent l’eau du cytoplasme par osmose. Une fois les canaux remplis d’eau, celle-ci est pompée dans la vacuole. Lorsque la vacuole est pleine, elle expulse l’eau par un pore dans le cytoplasme qui peut être ouvert et fermé.