Qu'est-ce qu'il y a dans le sol?

Quand on parle de la racine d’un mot, on fait référence à la partie centrale dudit mot qui peut la situe dans une famille de mots ou dans un champ lexical, comme la racine d’une plante qui l’ancre dans le sol. Sur celle-ci s’ajoutent suffixes et préfixes, ou plutôt les fleurs et les feuilles qui rendent le mot-plante unique dans son écosystème!

C’est donc en décortiquant le mot rhizo-sphère que l’on découvre qu’il s’agit du « domaine des racines », la partie du sol qui est habitée par les jambes de plantes et les milliers de microorganismes qui s’associent à elles. C’est la zone de contact entre les racines et le sol et un lieu d’échange extrêmement actif. Pour découvrir les mystères de la rhizosphère, plongeons sous le gazon pour y mettre du clair!

Ses habitants

Parmi les plus grands personnages de la scène sous-terraine, on retrouve quelques-uns des plus petits organismes terrestres. Les nématodes (ou vers ronds) sont des invertébrés de quelques millimètres de long qui à eux seuls représentent 80 % de la biodiversité sur Terre (en nombre d’individus). Certains se nourrissent de racines de plantes, on les nomme parasites phytophages. D’autres sont appelés nématodes bénéfiques, car ils se nourrissent des organismes néfastes pour le développement des plantes.

En regardant de plus près, on peut apercevoir des filaments de 1 mm s’accrochant aux racines et s’étendant à des kilomètres de distance. Ça, c’est le mycélium! Ça mange quoi en hiver? Le mycélium des Fungi (dont certains forment des champignons pour se reproduire) se nourrit en excrétant des enzymes. Essentiellement, il digère toutes sortes de molécules organiques à l’extérieur de son corps pour ensuite absorber les molécules plus simples. Les filaments, appelés hyphes, ont l’épaisseur d’une cellule et sont des experts en recherche de nutriments rares et d’eau dans le sol. Ils permettent de transporter ces denrées convoitées vers différentes parties du mycélium ou même de les échanger avec les plantes contre du sucre.

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Si on s’approche encore plus, sous le microscope, on voit des milliers de bactéries qu’on peut diviser en quatre groupes selon leur fonction. Les décomposeurs séparent la matière organique dans le sol en molécules plus faciles à utiliser pour les autres membres de la communauté. Les bactéries mutualistes sont en relation co-dépendante avec les plantes (pas de jugement ici), elles peuvent les aider entre autres à absorber de l’azote. Les pathogènes sont des bactéries néfastes pour le développement des plantes, comme des parasites ou des maladies. Enfin, les lithotrophes trouvent leur énergie dans des molécules autres que le carbone. Elles peuvent donc désintégrer des polluants. Pratique! Ensemble, les bactéries sont essentielles au recyclage des molécules organiques.  

C’est tout?

La vie sous terre est si immense, et minuscule à la fois, qu’on ne pourra jamais la comprendre entièrement. Comme l’océan, avec ses planctons microscopiques et ses tranchées d’obscurité infinie, il faut accepter que toute explication de l’écosystème sous-terrain sera incomplète, biaisée par notre point de vue d’animal sur-terrain. La prochaine fois que tu es en nature, prends le temps de rêver à toute cette magie sous tes pieds. Et penses-y, dans chaque feuille morte, il y a la naissance de la prochaine. C’est en découvrant nos racines qu’on voit enfin le cycle de la vie! 😉

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Par Sofia, membre de l'équipe des éducateurs.rices.-naturalistes

Sources images : Pixabay, GUEPE, K-State Research and Extension, Pixnio

C’est un p’tit fantôme qui hante les sous-bois humides des forêts matures de conifères. Dans les tapis d’aiguilles, c’est une plante qui agit comme un champignon parasite. C’est une rareté qui est un merveilleux exemple d’évolution. C’est le monotrope uniflore.  

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Cette plante bien de chez nous ne ressemble en rien aux autres herbacées forestières. Du haut de ses 20 cm de moyenne, le monotrope est blanc translucide, ce qui lui donne des airs de fantôme (la ghost plant), avec des flocons noirâtres sur les feuilles (elles-mêmes ne ressemblent pas à des feuilles, mais plutôt à des écailles). Certains individus prennent une teinte rosée lorsqu’ils sont encore jeunes. Un fantôme rose…! Chaque tige porte une unique fleur (uniflore… t’as catch), elle aussi blanche translucide. Elle a une forme de clochette, pendant vers le sol. Cette courbature ajoute un je-ne-sais-quoi à son look glauque. Et contrairement à ce qu’on pourrait penser, plus la fleur devient mature, plus elle se redresse sur la tige. Elle laisse ensuite place à un fruit bizarroïde rond. Cette capsule étrange sèche, se fend et libère les graines.  

Pourquoi blanche?

Le monotrope uniflore ne contient pas de chlorophylle. La chlorophylle, c’est ce qui donne la couleur verte aux plantes et c’est un des rouages dans la mécanique de la photosynthèse. Donc, sans chlorophylle, notre monotrope n’obtient pas d’énergie par la lumière du soleil. Nope. À la place, il a trouvé un moyen bien efficace : parasiter. Il est le third wheel le plus prolifique de l’histoire des parasites. Le monotrope s’ingère dans une relation déjà existante entre un champignon mycorhizien et son hôte, un conifère. Dans cette relation de mutualisme, les sucres sont produits par l’arbre et transmis au champignon, qui lui, donne des sels minéraux en retour. Classique mutualisme. C’est alors que notre parasite se faufile entre les deux pour voler les sucres produits par l’arbre. Avoue que c’est de la piraterie de haut niveau!  

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Rareté du fantôme

Cette ingénierie criminelle est étonnante (et évite de dépenser plein d’énergie pour acquérir du carbone, comme les autres plantes). C’est pour cette même raison qu’on la rencontre rarement puisqu’elle fait face à plusieurs contraintes. Il faut non seulement trouver une relation parfaite de mutualisme à squatter, mais il faut aussi un habitat, des conditions météo et des pollinisateurs spécialisés. Les bourdons sont un des seuls insectes à assurer la pollinisation de nos fantômes : leurs intenses vibrations secouent le pollen de la fleur et permettent la pollinisation.  

Parce qu’il n’a littéralement pas besoin de soleil pour pousser, on trouve le monotrope dans les endroits sombres, dénudés des autres plantes photosynthétiques. C’est un solitaire, mais pour de bonnes raisons. Personne ne veut avoir un p’tit voleur dans son entourage!

Cette plante aux allures lugubres pousse des Maritimes jusqu’aux Rocheuses, jusqu’au sud des États-Unis. Bien que cette aire de répartition puisse faire des jaloux, ce n’est pas une plante qu’on rencontre souvent. Alors, si tu fais une randonnée en été, ouvre les yeux entre deux racines de conifère, tu pourrais voir la fleur fantôme!

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Par Anne Frédérique, éducatrice-naturaliste senior

Sources images : Will Brown, Fritz Flohr Reynolds

Les lipides sont une des classes de macromolécules! On en retrouve partout en nature, mais on va se servir de l’œuf comme exemple pour te parler un peu plus de ses trois principales sortes.  

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Les triglycérides : une réserve d’énergie

Les embryons qui se développent séparément de leur mère, comme c’est le cas pour les œufs, ont besoin de réserves de nutriments leur permettant de survivre seuls. Chez l’œuf, c’est le jaune qui joue ce rôle et il contient des lipides comme source d’énergie.

On a déjà dit que les glucides étaient une réserve d’énergie. Alors, c’est quoi la différence? Les lipides donnent plus d’énergie par gramme que les glucides. On parle de 9 calories* par gramme de lipides comparé à 4 calories par gramme de glucides. C’est plus que le double! Les lipides sont également plus légers et plus compactes. Ils sont donc beaucoup plus pratiques à inclure dans un œuf ou une graine, qui ont normalement une petite taille. C’est pareil dans le corps humain : la majorité de nos réserves d’énergie sont sous forme de lipides. Nos réserves de glucides sont d’ailleurs limitées à environ 500 g ou moins, soit environ 2000 kcal. C’est assez pour environ 2 h d’exercice intense. Contrairement à ça, nos réserves de lipides sont presque illimitées! C’est ainsi que, lorsque nos réservoirs de glucides sont remplis au maximum, le reste des glucides qu’on consomme (et même des protéines qu’on mange en excès) sont convertis en lipides. Ce sont les triglycérides, qu’on appelle souvent des gras, qui jouent ce rôle. Les triglycérides jouent également d’autres rôles! Ils servent d’isolant thermique lorsqu’ils sont stockés dans des tissus adipeux, comme le lard des mammifères marins (on te parle du lard ici). Ils protègent nos organes des chocs lors de nos activités quotidiennes et ils transportent les vitamines solubles dans le gras. Ainsi, les lipides, dont les triglycérides, ont plusieurs fonctions, mais d’autres classes de lipides font plus encore!

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Les phospholipides : une histoire d’incompatibilité

Comment l’huile et le vinaigre peuvent-ils se mélanger pour faire une vinaigrette? Grâce aux phospholipides, bien sûr! On t’explique : le vinaigre, comme l’eau, est une substance polaire, c’est-à-dire que ses molécules ont une charge positive à un bout et une charge négative à l’autre. On dit également qu’elle est hydrophile, parce que cette charge lui permet de se mélanger à l’eau. L’huile, elle, n’est pas polaire. Elle ne se mélange donc pas très bien à l’eau : on dit qu’elle est hydrophobe. Pour les réunir, il faut faire appel à un émulsifiant, comme les phospholipides. Ces derniers ont une tête polaire (hydrophile) et une queue non polaire (hydrophobe)*****. Un bon exemple de phospholipides, c’est la lécithine qui se trouve dans les jaunes d’œuf.

Les phospholipides ont un rôle beaucoup plus important en nature que de t’aider à faire ta vinaigrette. Ils jouent un rôle crucial dans les cellules! Ce sont les phospholipides qui constituent la membrane cellulaire, cette couche qui tient le contenu des cellules ensemble! Elles sont formées de deux couches de phospholipides, avec les têtes polaires vers l’extérieur et les queues non polaires vers l’intérieur.  

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Les stéroïdes : bien plus gentils qu’on ne le pense

D’autres molécules organiques qui sont également considérées comme des lipides, mais qui ont une structure un peu différente des autres, sont les stéroïdes (mais on ne parle pas des stéroïdes anabolisants interdits dans des compétitions sportives 😉). Ils incluent les hormones sexuelles, comme les estrogènes, les androgènes et la progestérone, ainsi que l’hormone impliquée dans le stress, le cortisol et la vitamine D.  

On y retrouve aussi le cholestérol (comme dans les jaunes d’œuf). On t’épargnera les détails du cholestérol, mais sache que tu en produis naturellement et qu’il a une réputation bien plus mauvaise qu’il ne le mérite. Parmi ses nombreux rôles, il aide à stabiliser la membrane cellulaire et contribue à la communication entre les cellules. Il est aussi utilisé pour fabriquer la bile qui t’aide à digérer ta nourriture. Il ne faut juste pas que tu en consomme plus qu’il le faut, vu que ton corps fabrique déjà tout ce dont il a besoin.  

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Les trois classes de lipides sont donc essentielles pour plusieurs raisons! Elles fournissent de l’énergie à long terme, aident à réguler la température corporelle, à protéger tes organes, à mélanger des substances incompatibles, à fabriquer la membrane cellulaire et à bien plus! La prochaine fois que tu te fais une omelette, prends donc un instant pour te rappeler des triglycérides, des phospholipides et des stéroïdes qui se trouvent dans ton assiette!

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NOTES

* La calorie, c’est une unité de mesure de l’énergie qui est contenue dans les aliments.

** Ils ont une structure un peu différente des autres macromolécules : il s’agit d’une molécule de glycérol (le dérivé d’un glucide) attachée à trois molécules d’acides gras. Selon la structure des acides gras qui composent les triglycérides, ces derniers peuvent se comporter différemment à la température ambiante. On n’entrera pas trop dans les détails***, mais on peut classer les acides gras en deux groupes : saturés ou insaturés. Les acides gras saturés ont une forme plus linéaire, leur permettant de former un solide plus facilement que les acides gras insaturés. C’est comme si tu empilais des briques (les molécules) pour faire un mur (le solide). Les briques ont des côtés bien linéaires, permettant de les empiler plus facilement. Ensuite, essaie d’empiler des étoiles****. Plus difficile, non? Si on revient aux acides gras saturés, c’est donc leur forme qui les distingue, leur permettant de rester solides à une température plus élevée que les acides gras insaturés. Les acides gras des animaux sont surtout saturés, alors que ceux des plantes sont surtout insaturés. C’est ça qui explique que le beurre, un gras animal, soit solide à température pièce, et que l’huile, un gras végétal, soit liquide à température pièce.  

*** Si tu veux un peu plus de détails, tu es au bon endroit! Quand on dit « saturés », on parle de la saturation en atomes d’hydrogène. On t’explique : les acides gras ont un squelette d’atomes de carbone et chaque atome de carbone peut former quatre liaisons chimiques avec d’autres atomes. Les atomes au milieu de la chaine sont chacun liés à deux autres atomes de carbone (un de chaque côté). Souvent, les deux autres liaisons possibles sont formées avec des atomes d’hydrogène. Quand des atomes d’hydrogène remplissent toutes les positions possibles, on dit donc que ce sont des acides gras saturés. Des fois, une liaison double se forme entre deux atomes de carbone, éliminant la possibilité qu’un atome d’hydrogène se joigne à la molécule. C’est donc un acide gras insaturé.

**** Bon, les acides gras insaturés ne sont pas en forme d’étoiles, mais ça peut quand même te donner une idée.

***** La tête polaire des phospholipides est formée d’un groupe d’atomes incluant un phosphore et trois oxygènes, puis la queue non polaire est formée de deux acides gras. Le tout est lié ensemble par une molécule de glycérol.

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Par Émilie, communicatrice scientifique

Sources images : Pixabay

Quand on parle de protéines, tu penses peut-être à Dwayne the Rock qui mange de la morue 5 fois par jour pour garder sa forme de lutteur ou à cet employé de GUEPE qui a essayé de te faire goûter à des insectes au parc du Pélican. En effet, quand on parle de nutrition, les protéines sont un sujet bien chaud. Mais pourquoi leur donne-t-on tant d’attention? Eh bien, c’est grâce aux protéines qu’on peut respirer, bouger, être heureux, exister…  

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C’est quoi, une protéine?

Pour mieux comprendre ces macromolécules, on revient à notre analogie de collier de billes. Les « billes » (ou monomères) des protéines sont les acides aminés. Il en existe 20 en nature, dont 11 que nous, les humains, sommes capables de fabriquer dans notre corps. On dit des 9 autres qu’ils sont essentiels, parce qu’on doit les obtenir de notre alimentation.  

Chaque type de protéine a une séquence spécifique d’acides aminés, tout comme chacun de tes colliers* a une séquence spécifique de billes. Si tu n’es pas un.e fan de colliers, on peut aussi faire la comparaison avec un gâteau à pluuuuuusieurs étages : un acide aminé est représenté par une pâte feuilletée, le deuxième par un coulis de framboises et le troisième par une ganache au chocolat par exemple. On peut les placer dans différents ordres pour créer des desserts uniques. On appelle « protéines » les chaînes d’environ 50 acides aminés** et plus.  

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À quoi ça sert?

Chaque protéine aura une forme et une fonction unique : anniversaire, mariage, collation des grades… mais non, je rigole! On parle plutôt du maintien de la structure des cellules, de la transmission de signaux, de l’immunisation, du stockage et du transport, ou de l’accélération de réactions chimiques (on parle ici d’enzymes). Par exemple, la myoglobine permet de transporter et de stocker l’oxygène dans les muscles, alors que la luciférase est une enzyme qui permet aux lucioles de briller dans le noir. Les protéines sont aussi nécessaires à la fabrication d’hormones qui envoient au cerveau des messages déterminant notre humeur, notre faim, et notre développement. Même les tests COVID-19 dépendent des protéines : ils détectent la présence d’anticorps qui s’attachent au virus!

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Où peut-on les trouver?

Quoique les protéines aient leur rôle à jouer chez tous les êtres vivants***, on retrouve une teneur plus élevée en protéines dans les tissus musculaires des animaux que dans les cellules de plantes, par exemple. Ces dernières utilisent plutôt des glucides (comme la cellulose) pour construire leurs cellules. Les produits comme le lait et les œufs sont des sources de protéines animales qu’on nomme « protéines complètes » car elles contiennent les 9 acides aminés essentiels aux humains.****

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Le règne des Fungi, dont certains produisent des champignons, offre des possibilités de protéines plus écologiques. Les Fungis sont une bonne source de protéines et sont des experts en décomposition. Les « mycoprotéines » peuvent donc être produites à partir de déchets organiques comme le papier ou les résidus d’agriculture! Leur contenu nutritif est comparable aux protéines issues de levures et d’autres microorganismes. Au fait, savais-tu que la spiruline, cette poudre verte que certains athlètes mettent dans leur smoothie, est une algue bleu-vert hyperriche en protéines?

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Les plantes, qui sont à la base de tous les écosystèmes, nous donnent des protéines végétales. On dit que ces protéines sont incomplètes, car chaque espèce ne contient que certains acides aminés. Toutefois, en mangeant une variété de graines, de noix, de légumineuses, de céréales et de légumes, on obtient tous les acides aminés nécessaires. En général, les plantes contiennent moins de protéines par poids que la viande, donc les herbivores doivent consommer un plus grand volume de nourriture pour combler leurs besoins nutritionnels.

C’est un peu compliqué tout ça. Mais la nature est bien pensée, donc nul besoin de s’inquiéter tant qu’on a de la variété! Avec ce petit mémo, c’est du gâteau 😉  

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NOTES

*  ... ou chacun des colliers de ton ami.e si tu en n’as pas.

** Certains définissent les protéines comme étant un peu plus longues, mais pour cet article, on va s’en tenir à 50.

*** Après tout, les protéines sont présentes dans TOUTES les cellules!

**** Tu as sûrement entendu dire que certains animaux d’élevage sont plus écologiques que d’autres, par exemple que la production de viande rouge consomme plus d’eau que celle de la volaille, et que la chair des insectes est la moins énergivore des trois. C’est entre autres parce qu’il faut nourrir les animaux d’élevage et qu’ils vont dépenser de l’énergie durant leur vie domestique. Puis, plus ils sont gros, moins ils sont efficaces pour convertir les ressources en nourriture pour les humains. Il y en a plus à dire sur l’impact environnemental de l’alimentation, mais on y reviendra!

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Par Sofia, membre de l'équipe des éducateurs.rices.-naturalistes

Sources images : Pixabay, Pixabay

Un lièvre d’Amérique caché dans des herbes hautes se régale de petites fraises sauvages. Soudainement, il aperçoit un lynx du Canada, prédateur féroce, qui avance vers lui. Effrayée, la proie part en courant et le lynx la poursuit. En quoi cette histoire a un lien avec les glucides? C’est simple!

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Une source d’énergie à court et moyen terme

Commençons par ce qui est le plus évident. Les glucides rendent les fraises sauvages sucrées. Ce sont les glucides simples, comme le fructose, qu’on retrouve souvent dans les fruits et le miel, qui en sont responsables. Le sucre de table (ou sucrose), qu’on ne retrouve pas que sur ta table, mais aussi en nature, c’est aussi un glucide! C’est une molécule de fructose liée à une molécule de glucose, un autre glucide simple.  

Mais, à quoi ça sert le sucre? C’est une source d’énergie rapidement mobilisable. C’est donc le carburant principal du lièvre qui se sauve! C’est d’ailleurs la source d’énergie de prédilection de la plupart de tes cellules, qui s’en servent pour leur métabolisme de base (autrement dit, pour fonctionner). Elle est même critique pour les cellules nerveuses, dont celles du cerveau, qui ne s’alimentent pas habituellement d’autres sources.

L’énergie est stockée dans les liens chimiques unissant les atomes de chaque molécule de glucose. Tu te rappelles de la respiration cellulaire? C’est un des processus qui permettent de briser ces liens pour libérer l’énergie et la convertir pour qu'elle puisse être utilisée par les cellules. La respiration cellulaire, c’est la façon qui permet d’extraire le plus d’énergie d’une molécule de glucose. Une autre façon de rompre les liens des atomes, c’est par la fermentation. Oui-oui, on parle bien de la fermentation qui permet à la levure de produire ta bière ou de faire lever ton pain! La fermentation est plus rapide que la respiration cellulaire et n’a pas besoin d’oxygène, mais extrait moins d’énergie!

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Chez les animaux, les glucides simples sont d’abord convertis en glucose par le foie avant d’être utilisés par les cellules. Puis, lorsqu’il y en a trop dans le sang, le foie et les muscles mettent l’excédent en réserve*. Lorsqu’ils sont en réserve, ils prennent la forme de glucides complexes qu’on appelle glycogène. Si tu te rappelles de l’analogie de collier de billes, le glucose, c’est comme les billes, alors que le glycogène, c’est le collier. Chez les plantes, ces réserves sont appelées l’amidon. Elles se retrouvent souvent dans des les racines et dans les graines des plantes. (C’est avec ces réserves qu’ils survivent en hiver!) La fécule de maïs qui traîne dans le fonds de ton garde-manger? C’est de l’amidon!

Lorsque les plantes se réveillent au printemps ou lorsque le lynx débute sa poursuite, les réserves d’amidon ou de glycogène sont brisées en glucides simples. Ils sont alors remis en circulation dans la sève ou le sang* pour être transportées vers les cellules qui en ont besoin.

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Un élément structural

Tu ne t’en doutais peut-être pas, mais les glucides sont aussi l’élément qui permet aux herbes broutées par le lièvre de tenir debout dans cette histoire! C’est un glucide s'appelant cellulose qui donne de la rigidité aux parois des cellules des plantes. Ça permet aux cellules de résister à la pression de l’eau qui les pénètre. C’est comme lorsque tu gonfles un ballon de plage versus une bulle de savon : une chance que le plastique du ballon est rigide, parce que si non, il pourrait s’amincir et éclater comme la bulle! Ça lui permet aussi d’avoir une forme bien ronde quand on le remplit assez! De la cellulose et d'autres glucides structuraux sont également présents dans l’écorce des arbres ou dans le coton, par exemple.

Ces glucides, on les connaît aussi sous le nom de fibres. C’est ce que nous, représentants du règne animal, ne sommes pas capable de digérer. (Contrairement à nous, certaines bactéries en sont capables et les ruminants, comme les vaches et les chèvres, partagent une relation de mutualisme avec elles. Très avantageux pour des animaux qui consomment une grande quantité de matière végétale fibreuse! On y reviendra dans un autre article!) Les fibres jouent toutefois un rôle important pour notre digestion en facilitant notre transit intestinal.

Ailleurs que chez les plantes, on retrouve également un glucide structural s’appelant chitine comme dans l’exosquelette des insectes et des crustacés, et même dans la paroi cellulaire des mycètes (a.k.a. les champignons).  

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D’autres fonctions

On n’entrera pas dans les détails, mais les glucides auraient également d’autres fonctions au niveau moléculaire et cellulaire lorsqu’ils sont combinés avec des protéines ou des lipides. C’est notamment le cas lorsqu’ils se retrouvent à la surface des cellules. Ils permettraient alors aux cellules de se reconnaître entre-elles.

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Alors, la prochaine fois que le lièvre déguerpît, que le lynx chasse et que l'herbe tangue dans le vent, on aura une pensée pour les glucides qui travaillent fort à l'intérieur de leurs cellules.

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NOTE

* C’est le foie qui est le gardien des réserves de glucose (ou glycogène) pour toutes les cellules du corps. Le glycogène des muscles est surtout utilisé par ces derniers et ne sert pas au reste du corps comme les réserves du foie.

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Par Émilie, communicatrice scientifique

Sources images : Wsiegmund, National Park Service, Pxhere