Cours Introduction à la Cytologie - La cellule procaryote (PDF)

COURS BIOLOGIE GENERALE ENSNN Présenté par IHADDADEN Akli I. INTRODUCTION A LA CYTOLOGIE II. LA CELLULE PROCARYOTE I. Introduction à La Cytologie 1/ Les subdivisions du monde vivant 2/ Historique 3/ La Cellule: Définition et organisation II. La cellule...

COURS BIOLOGIE GENERALE ENSNN Présenté par IHADDADEN Akli I. INTRODUCTION A LA CYTOLOGIE II. LA CELLULE PROCARYOTE I. Introduction à La Cytologie 1/ Les subdivisions du monde vivant 2/ Historique 3/ La Cellule: Définition et organisation II. La cellule Procaryote 1/ Caractéristiques principales des bactéries 2/ Les cyanobactéries 3/Laboratoire de microbiologie et méthode de travail 4/ Les archéobactéries et les eubactéries 4.1 / Les archéobactéries 4.2/ Les eubactéries 5/ mode de reproduction 6/ Structure et Ultrastructure 7/ Nature de la paroi III. Effets pathogènes et effets utiles des bactéries 1/ Effets pathogènes des bactéries 2/ Effets utiles des bactéries  I. Introduction à La Cytologie La Cytologie est l’étude de la structure (la forme, la taille, les arrangements) et de la physiologie (fonctionnement, métabolisme, reproduction) de la cellule animale ou végétale. Il peut s’agir de cellules normales ou pathologiques (cytopathologie) 1/ Les subdivisions du monde vivant Le monde vivant est divisé en 3 domaines : 1.les Eubactéries 2.Les Archaea 3.les Eucarya qui regroupent eux-mêmes : les protistes les champignons les animaux Les protistes forment un groupe extrêmement disparate qui rassemble les êtres vivants constitués d'une seule les plantes cellule (unicellulaires, par opposition aux plantes, champignons et animaux pluricellulaires) à noyau distinct (eucaryotes, par opposition aux bactéries ou procaryotes, dont la cellule ne possède pas de noyau).  2/ Historique 1665, Robert Hooke observe des pores ou cellules dans un morceau de liège et sur, des végétaux. 1838 Matthias Schleiden suggère que tous les tissus végétaux sont fait de cellules. 1839, Théodore Schwann en arrive à la même hypothèse au sujet des animaux (Théorie cellulaire). 1855, Rudolf Virchow suggère que toute cellule provient d’une autre cellule préexistante Découverte de la cellule J’ai pris un beau morceau de liège et (…) avec un scalpel aiguisé, j’ai prélevé une tranche extrêmement mince et, puisque c’était un objet clair je l’ai placé sur un porte-objet noir. J’ai projeté de la lumière sur ce fragment à l’aide d’un verre plan convexe épais et j’ai pu voir avec une netteté extrême que ce fragment était entièrement perforé et poreux, ressemblant beaucoup à un rayon de cire d’abeille. (…) Ces pores ou cellules ne sont pas très profonds (…) Ce sont les premiers pores microscopiques que j’ai vu ; ce sont probablement les premiers qui aient jamais été vus, car je n’ai rencontré aucun écrivain ni auteur qui en ait fait mention auparavant. Robert HOOKE, Micrographia, 1665  3/ La Cellule: Définition et organisation = en latin cellula = petite chambre. La cellule est l’unité structurelle et fonctionnelle fondamentale des êtres vivants La cellule est constituée de l’ensemble des organites et de compartiments délimités par une membrane plasmique. La cellule est la plus petite unité capable de manifester les propriétés d’un être vivant : se nourrir, croître, se développer, se reproduire et fonctionner de manière autonome. Il existe une multitude de types de cellules, chacune exerçant une fonction particulière  2 types d’organisation des cellules Cellule Procaryote Eu-caryo-te Pro-caryo-te: organisme dont les cellules ne Matériel nucléaire séparé du cytoplasme possèdent pas de noyau donc, présence d’enveloppe nucléaire. Matériel nucléaire diffus dans le cytoplasme donc, absence d’enveloppe nucléaire II. La cellule Procaryote  Cellule procaryote Par Mariana Ruiz Villarreal LadyofHats, translated by Chandres — Original English version, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4459446 1/ Caractéristiques principales des bactéries Les cellules procaryotes sont des cellules sans noyau qui regroupent principalement le monde des bactéries. Un procaryote est un organisme (bactérie, cyanophycée) unicellulaire qui ne possède pas de noyau. L'ADN est circulaire, généralement unique et regroupé dans un nucléoïde. Cette région contient le matériel génétique, mais n'est pas séparée du reste de la cellule. Les procaryotes sont des microorganismes unicellulaires. Les cellules procaryotes (0,2 à 2 µm) sont beaucoup plus petites que les cellules eucaryotes (10 à 10µm) de diamètre. observés que par le microscope. Les procaryotes ne présentent pas ou peu de compartimentation au sein de leur cytoplasme (absence des organites cellulaires limités par des membranes). La paroi cellulaire Toutes les cellules procaryotes ont une paroi cellulaire rigide, située sous la capsule (s'il y a). Elle est constituée de peptidoglycane, un polymère de sucres modifiés. Cette structure permet de maintenir la forme de la cellule, de protéger l'intérieur et d'empêcher la cellule d'éclater si elle absorbe de l'eau. La Membrane plasmique - contrôle le mouvement des substances qui entrent ou sortent du cytoplasme. Le cytosol est la fraction semi-liquide du cytoplasme qui baigne les organites cellulaires. Le cytoplasme, lui, est l'ensemble constitué du cytosol et des organites. Il occupe l'espace situé entre le noyau et la membrane plasmique.  Les bactéries sont des êtres vivants microscopiques, donc des microbes, constitués d'une unique cellule entourée d'une paroi et dépourvue de noyau (elles font partie des organismes procaryotes). ils se divisent rapidement: Dans des condition optimales, une seule cellule procaryote peut se diviser toutes les 20 minutes et donner ainsi naissance à 4 milliard de cellules en moins de 11 heures de temps. Le regroupement d’un nombre très élevé d’individus sous forme d’une colonie (bactérie) peut être visualisé expérimentalement en culture dans une boite de pétri Les cyanobactéries (groupe de bactéries possédant des pigments photosynthétiques permettant de faire la photosynthèse). 2/ Les cyanobactéries Les Cyanobacteria, ou cyanobactéries, sont un embranchement de bactéries (Procaryotes), improprement appelées « algues bleues », ou autrefois « algues bleu-vert ». Ce sont des bactéries photosynthétiques, c'est-à-dire qu'elles tirent parti, comme les plantes, de l'énergie solaire pour synthétiser leurs molécules organiques. Pour capter cette lumière, elles utilisent différents pigments. Les cyanobactéries vivent aujourd'hui un peu partout, dans l'océan, les eaux douces mais aussi sur la terre ferme. Elles peuvent vivre en symbiose avec d'autres organismes Dans l'eau et dans le sol, elles transforment l'azote de l'air en ammonium et en nitrates, assimilables par les plantes, et constituent de ce fait un engrais. C’est des bactéries unicellulaires ou coloniales. Ce sont le plus souvent des formes filamenteuses de consistance éventuellement gluante, dont le plus grand nombre est microscopique. Malgré leur Nom vernaculaire, elles peuvent prendre diverses couleurs et sont rarement bleues. Ces couleurs viennent des pigments bleus (phytocianines) et rouges (Phytoerythrine) qui masquent la chlorophylle a et sont réunis dans les phycobilisomes, complexes collecteurs d'énergie lumineuse de l’appareil photosynthétique Cyanobacteria (Cyanophyceae), ou cyanobactéries Les cyanobactéries peuvent devenir dangereuses pour la faune et la flore lorsqu'elles prolifèrent dans le milieu, lors d'efflorescences algales. Elles libèrent des cyanotoxines, parfois mortelles pour les animaux et dangereuses pour l'Homme Une efflorescence de cyanobactéries photographiée à Lille, depuis le quai du Wault. Ce genre de prolifération peut produire des toxines. © Lamiot, CC by sa 3.0 3/Laboratoire de microbiologie et méthode de travail Ensemencement d’une souche bactérienne dans une boite de pétri Un microbiologiste travaillant sur une paillasse UN ANTIBIOGRAMME L’antibiogramme est un examen de laboratoire visant à déterminer la sensibilité d’une bactérie à différents antibiotiques. En effet, de nombreuses bactéries sont devenues, avec le temps, résistantes aux antibiotiques. Il n’est donc pas toujours évident de trouver l’antibiotique qui sera efficace pour traiter une souche bactérienne donnée.  4/ Les archéobactéries et les eubactéries les Eubactéries les Archaebactéries. (Bacteria ou Eubacteria), ou « bactéries vraies » Sont différents des eubactéries sont un groupe majeur de procaryotes. du point de vue génétique et biochimique La plupart vivent dans des milieux extrêmes, sources hydrothermales, lacs salés Nombreux parmi ce groupe font partie du plancton, Le domaine des Archées se distinguerait des Bactéries notamment par l’absence d’espèces pathogènes pour les humains ou même pour les animaux. 4.1 / Les archéobactéries. Vivent dans des milieux extrêmes Les archées sont des micro-organismes unicellulaires (0,1 à 15 μm) sans noyau, qui ne se distinguent pas des bactéries sur le plan morphologique. Leur spécificité a été mise en évidence en 1977 grâce à l'analyse comparée des séquences des molécules d'ARN ribosomique On trouve des archées dans des milieux extrêmes (anaérobies, à forte salinité, très chauds ou à grande profondeur) présents notamment dans les sources hydrothermales océaniques, les sources chaudes volcaniques ou encore les lacs salés, mais on en a découvert depuis dans toute une variété de biotopes qui ne sont pas nécessairement extrêmes, tels que le sol, l'eau de mer, 4.2/ Les eubactéries Photos de Bactéries 5./ mode de reproduction Les bactéries se répliquent rapidement par division cellulaire ou scissiparité. La Scissiparité chez les procaryotes division de la cellule en deux (absence de mitose et de méiose) La réplication de l'ADN, aussi appelée duplication de l'ADN, est le processus au cours duquel l'ADN est synthétisé. Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir d'une molécule d'ADN, deux molécules identiques à la molécule initiale, en vue de leur distribution aux deux cellules filles pendant la mitose. La cytocinèse est l'étape finale de la division cellulaire dans laquelle la cellule mère est physiquement divisée en deux cellules filles indépendantes 6/ Structure et Ultrastructure photographies au microscope électronique qui donnent une idée de l'échelle de Escherichia coli sur la pointe d'une épingle. Source : "Biologie moléculaire de la cellule" Alberts et al. (1983) 6.1/ La Structure l’étude structurale est basée sur l’observation au Microscope Photonique  Les bactéries (Bacteria) sont des micro-organismes vivants unicellulaires procaryotes. Elles mesurent quelques micromètres de long (généralement de 0,5 à 5 µm de longueur). Elles peuvent avoir différentes formes : formes sphériques (coques) formes allongées ou en bâtonnets (bacilles) formes plus ou moins spiralées (Spirilles) Beaucoup d’espèces bactériennes peuvent être observées sous forme unicellulaire isolée, alors que d’autres espèces sont associées entre elles. associées en paires (diplocoques) associées en chaînette associées en amas Un coccus est une bactérie de forme sphérique, par opposition à la forme allongée en bâtonnet, appelée bacille. Parmi les cocci, on trouve : des streptocoques, cocci en chaînettes ; des staphylocoques, cocci en amas Cependant, on retrouve deux formes abondantes: B- Forme en bâtonnet A- Forme Sphérique ou Bacille ou cocci Remarque: Les Archaebactéries ont une taille plus importante que celles des Eubactéries.  6.2/ Ultrastructure l’étude ultrastructurale est basée sur l’observation au Microscope électronique M.E. à transmission Le microscope électronique en transmission est un microscope électronique permettant de visualiser des objets bien plus petits que des cellules La microscopie électronique à balayage (MEB) est une technique de microscopie électronique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon L’étude ultrastructurale montre que les procaryotes présentent deux types d’éléments : - Les éléments Essentiels et - Les éléments facultatifs et les ribosomes ribosome polyribosome Membrane plasmique cytoplasme Paroi ADN du nucléoide Organisation de la cellule procaryote  Les éléments Essentiels La paroi La Membrane plasmique Le Cytoplasme Appareil Nucléaire ou Nucléoïde Les Ribosomes  Les éléments facultatifs Le Plasmide. La Capsule. Le Flagelle. Le Pilus. Le Chromatophore. La Vacuole à gaz. Capsule La capsule substance visqueuse, plus ou moins épaisse qui entoure la paroi. Possédant un pouvoir pathogène, elle permet à la bactérie d'adhérer plus facilement aux autres êtres vivants tout en la protégeant de la phagocytose. La capsule permet aux cellules procaryotes de s'accrocher les unes aux autres ainsi qu'à des surfaces variées dans leur environnement, et les protège de l'assèchement. Pour les procaryotes pathogènes qui colonisent un organisme, la capsule ou couche visqueuse sert aussi à les protéger du système immunitaire de l'hôte. Les pili : (singulier : pilus) sont de types très variés et ont des rôles différents. Par exemple, un pilus sexuel maintient deux bactéries ensemble pour permettre à l'ADN d'être transféré de l'une à l'autre dans un procédé appelé conjugaison Les fimbriae (singulier : fimbria), comme ceux représentés dans l'image ci-dessous, servent à l'adhésion, c'est-à-dire qu'ils permettent aux cellules de se coller à des objets et des surfaces dans leur environnement. les flagelles (en latin : flagellum, flagella). Ces structures en forme de queue tournent comme des hélices pour permettre aux cellules de se déplacer en milieu aqueux. Schéma des appendices Image modifiée de « E,coli, fimbraie" par Manu Forero Bactérie à un flagelle Bactérie à plusieurs flagelle Bactérie à un flagelle Bactérie à plusieurs flagelle Les plasmides En plus de leur chromosome, beaucoup de procaryotes possèdent des plasmides, petits anneaux d'ADN à double brin extrachromosomique ("en dehors du chromosome"). Les plasmides portent un petit nombre de gènes non essentiels et sont copiés indépendamment du chromosome à l'intérieur de la cellule. Ils peuvent être transférés à d'autres procaryotes de la même population, permettant parfois de transmettre des gènes bénéfiques pour la survie. Certains plasmides par exemple portent des gènes qui rendent la bactérie résistante aux antibiotiques (ces gènes sont appelés gènes R). Quand les plasmides porteurs de gènes R sont échangés dans une population, ils rendent rapidement toute la population résistante aux antibiotiques. Alors que ce processus est bénéfique pour la bactérie, il complique le travail des médecins pour traiter les infections bactériennes néfastes.  Récapitulatif Les éléments Essentiels Les éléments Facultatifs 1. La paroi. 1. Le Plasmide. 2. La Membrane plasmique. 2. La Capsule. 3. Le Cytoplasme. 3. Le Flagelle. 4. Appareil Nucléaire ou 4. Le Pilus. Nucléoïde ou Chromosome. 5. Les Ribosomes. 5. Le Chromatophore. 6. La Vacuole à gaz. 6/ Nature de la paroi En fonction de la nature de la paroi on distingue deux groupes de bactéries: Gram - Gram + Faible teneur en peptidoglycane (PG). Forte teneur en peptidoglycane (PG). Présence d’une membrane externe supplémentaire. Absence de membrane supplémentaire. Certains antibiotiques utilisés pour traiter les infections bactériennes chez l'Homme et les autres animaux agissent en ciblant la paroi cellulaire des bactéries. Il y a par exemple des antibiotiques qui contiennent des acides aminés D similaires à ceux utilisés dans la synthèse du peptidoglycane, et qui vont "tromper" les enzymes qui construisent la paroi cellulaire bactérienne (sans affecter les cellules humaines qui n'ont pas de paroi cellulaire ou n'utilisent pas les aminoacides D pour synthétiser les polypeptides) La coloration de Gram Image modifiée à partir de "Gram stain 01.jpg," par Y tambe (CC BY-SA 3.0)._ Bien que la majorité des parois cellulaires soient constituées de peptidoglycane, elles diffèrent en d'autres points. En fait ces différences permettent de classer les bactéries, grâce à une technique appelée coloration de Gram. Développée au 19e siècle par le docteur danois Christian Gram, cette technique catégorise les souches de bactéries en deux groupes : Gram positif et Gram négatif. Les bactéries à Gram positif ont une paroi épaisse faite de peptidoglycane qui retient les grosses molécules du complexe violet-iode (le colorant rouge se lie aussi mais le violet le dissimule). Par contre les bactéries à Gram négatif ont une couche de peptidoglycane fine et une membrane externe supplémentaire (voir image ci-dessous). La fine couche de peptidoglycane ne retient que le colorant rouge, ce qui donne aux bactéries à Gram négatif une teinte rosée. III. Pathogénicité et effets utiles des bactéries 1/ Effets pathogènes des bactéries Les micro-organismes peuvent s’avérer dangereux à la santé humaine, animale et végétale. -Les infections cutanées  quelques effets néfastes sur l’être humain et les animaux: (abcès…). -Les infections ORL -Les intoxications alimentaires (bronchite, otite, angine…) (salmonelle, listeria…) les mycoses  quelques effets néfastes Sur les végétaux: -Le Bayoud, fusariose -L'oïdium -La moucheture bactrienne (pourriture blanche) de la tomate. du palmier dattier. Les abcès cutanés Le germe principalement retrouvé est Staphylococcus aureus.  Les infections des voies aériennes Les angines aiguës à Streptocoque. Streptococcus pyogenes. La majorité des angines sont d’origine virale, toutefois, elles peuvent être d’origine bactérienne. Le streptocoque est alors le premier agent bactérien en cause. L’angine streptococcique représente 25 à 40% des angines de l’enfant et 10 à 25 % des angines de l’adulte. Forme : cocci Gram : positif Culture : aérobie Genre : Streptococcus Espèce : pyogenes Nom courant : streptocoques Morphologie : groupement en chaînettes Habitat : voies respiratoires Streptococcus pyogenes, autrement appelé streptocoque, est une bactérie à gram positif. C’est un coccus, de forme arrondie, qui se regroupe pour former des chaînettes.  Streptococcus pneumoniae (Pneumocoque) Son réservoir naturel est la muqueuse de l’homme. Streptococcus pneumoniae fait partie de la flore naturelle des muqueuses. Dès la naissance, il colonise le rhino-pharynx. Sous l’influence de certains facteurs, il pourra devenir pathogène et être responsable d’infections respiratoires : pneumonies (pneumonie franche lobaire aiguë), bronchites, pleurésies, et d’infections ORL : otites, sinusites, mastoïdites (pouvant se compliquer en méningites). Forme : cocci Gram : positif Culture : aérobie Genre : Streptococcus Espèce : pneumoniae Nom courant : pneumocoque Morphologie : groupement en chaînettes Habitat : voies respiratoires Streptococcus pneumoniae, autrement appelé pneumocoque ou streptocoque, est une bactérie à gram positif. L’otite moyenne aiguë est d’origine bactérienne dans 60 à 70 % des cas. Elle est très fréquente chez les enfants de moins de 3 ans, Les bactéries principalement retrouvées sont Streptococcus pneumoniae  Les infections du tube digestif Les ulcères gastroduodénaux L’ulcère gastroduodénal est une destruction localisée de la muqueuse de l’estomac et du duodénum La bactérie la plus fréquemment impliquée est Helicobacter pylori : elle est responsable de 90% des ulcères duodénaux et de 70% des ulcères gastriques. Le sulforaphane, principe actif extrait du brocoli, est un bactéricide efficace sur Helicobacter pylori.  2/ Effets utiles des bactéries On appelle probiotiques les micro-organismes dont l'apport comme additif alimentaire est considéré comme bénéfique pour la santé de l'homme (parexemple,Bifidobacterium ou Lactobacillus casei). Les bactéries ne sont pas que des microbes nocifs, au contraire ! Celles qui peuplent notre tube digestif, le microbiote (ou flore intestinale), sont vitales à notre santé. Essentiel au système immunitaire, le microbiote pourrait être lié à de nombreuses maladies. Elucider son fonctionnement offrirait de nouvelles pistes de traitements. Le yaourt est un produit issu de la fermentation du lait grâce à l'action de deux ferments : Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus. Les yaourts sont obtenus à partir de lait bouilli puis refroidi et ensemencé avec une souche définie de bactérie, par exemple L. Bulgaricus, et incubé selon le procédé de fermentation et le produit à fermenter.  L’association des plantes avec des micro-organismes bénéfiques Parmi les exemples les plus connus de symbiose, on peut citer la nodulation des légumineuses, résultat de l’association entre les plantes de la famille des légumineuses avec des bactéries, les rhizobia, qui fixent l’azote atmosphérique, permettant ainsi une nutrition azotée riche pour la plante. En échange, la bactérie récupère des composés carbonés issus de la photosynthèse. https://blog.vegenov.com/wp- content/uploads/2015/01/800px- Medicago_italica_root_nodules_2-1- 600x398.jpg https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/botanique-cyanobacterie-122/ https://www.suezwaterhandbook.fr/eau-et-generalites/organismes-aquatiques/principes-de-classification-des- etres-vivants/les-arche-o-bacteries https://www.techno-science.net/glossaire-definition/Archaea-page-3.html https://www.antibio-responsable.fr/maladies/maladies https://blog.vegenov.com/2015/01/micro-organismes- benefiques/ http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/TexteTD/5TDBioCellL1/1TDComparProEucar/1TDCompProEucar.htm Les lichens  PLAN DU COURS 1. INTRODUCTION 2. MORPHOLOGIE DES LICHENS 2.1 Thalle crustacé 2.2 Thalle foliacé 2.3 Thalle fruticuleux 2.4 Thalle Squamuleux 2.5 Thalle Lépreux 2.6 Thalle Complexe 3. LA SYMBIOSE LICHÉNIQUE 4. LA REPRODUCTION 5. ECOLOGIE 5.1 Les différents types de supports des lichens 5.2 Les conditions climatiques 5.2.1 Influence de l’eau 6. RELATIONS ENTRE LICHENS ET PLANTES 7. LES LICHENS DANS LA CHAÎNE ALIMENTAIRE 1. INTRODUCTION Qu’est-ce qu’un lichen? Un lichen est un organisme original qui résulte d’une association entre un champignon et une algue. Il en résulte un organisme végétatif stable : le thalle lichénique aux propriétés originales. Chacun des deux partenaires tient un rôle important dans la survie de l’autre. Le champignon fournit un abri à l’algue ou à la cyanobactérie (protection contre les pertes d’eau trop brutales, contre les rayonnements solaires trop intenses, contre les animaux, etc.) ainsi que les sels minéraux, l’eau et les antibiotiques nécessaires à leur bon développement. - L’algue ou la cyanobactérie, quant à elle, par son activité photosynthétique, va fournir au champignon la matière organique (entre autres les glucides) nécessaire à son existence. Cette association étroite et à bénéfice réciproque entre ces deux êtres vivants se nomme symbiose. La croissance des lichens est en général très lente, de 0,1 à 1 mm par an. Ce sont les lichens crustacés qui poussent le plus lentement. Les lichens crustacés dont le thalle peut parfois atteindre plusieurs dizaines de cm seraient ainsi pluriséculaires. La faible croissance des lichens et leur grande longévité sont à la base de la lichénométrie, méthode qui, à partir de la connaissance de la vitesse de croissance et la mesure des plus grands thalles, consiste à évaluer l’âge des lichens et par conséquent l’âge du support Dans le cas de Rhizocarpon geographicum, la mesure des thalles a permis d’évaluer l’âge de moraines glaciaires sur lesquelles cette espèce se développait il y a 300-400 ans Le lichen crustacé épilithique présent sur cette roche est Caloplaca marina. Le champignon est responsable de la morphologie des lichens, c’est-à- dire de la forme du corps du lichen. Le corps d’un lichen est appelé thalle. Le thalle est formé par un réseau de filaments nommés hyphes (ils sont comparables au mycélium des champignons). C’est au milieu d’un enchevêtrement de ces filaments que se trouvent les algues. Au niveau de la partie inférieure du thalle, on observe un nouvel entrelacement de filaments servant à fixer le lichen à un support ce sont les rhizines. 2. Morphologie des lichens Le thalle est l’appareil végétatif du lichen qui assure sa nutrition, sa survie et sa croissance. Il va présenter une morphologie spécifique, différente de celle des algues et des champignons libres. Selon leur morphologie, on peut distinguer plusieurs grands types de thalles, les 3 principaux étant : les thalles crustacés, foliacés et fruticuleux (figure 2). La distinction de ces principales morphologies permet, par l’observation à l’oeil nu ou à la loupe, de suivre les premiers critères des clés de détermination. thalles crustacés thalle foliacé Thalle fruticuleux  C'est le champignon, partenaire dominant de la symbiose, qui donne la morphologie générale du lichen Coupe transversale d’un échantillon de Xanthoria parietina (thalle foliacé) observé au microscope électronique à balayage. La face supérieure est située sur la partie gauche de l’image. On remarque un dense réseau d’hyphes (en jaune-orangé) et quelques cellules d’algues (en vert). © Yannick Agnan - Tous droits réservés Xanthoria parietina Xanthoria parietina Xanthoria parietina 2.1 Thalle crustacé Thalle crustacé: croûte adhérente au substrat. Ex: Lecanora chlarotera Thalles crustacés forment des thalles ressemblant à des croûtes, ils adhèrent au support sur toute leur surface ; ils ne peuvent en être détachés. Thalles crustacés 2.2 Thalle foliacé Thalles foliacés forment des thalles en forme de lames ou de feuilles, ils sont faiblement appliqués au substrat et sont facilement détachables par endroits.  Thalle foliacé Xanthoria parietina Thalle foliacé: lames facilement séparables du substrat. Parmelia sulcata 2.3 Thalle fruticuleux Thalles fruticuleux présentent des formes barbues ou en lanière et sont fixés en un seul point au support. Evernia prunastri (L.) Espèce très commune sur toutes les parties des arbres caducifoliés et en particulier les branches et les rameaux, plus rare sur les conifères.  Thalles fruticuleux Teloschistes chrysophthalmus Lichen fruticuleux il est très sensible à la pollution atmosphérique, C'est une espèce très spectaculaire qui pousse uniquement sur les arbres face au soleil. Thalles fruticuleux Usnea filipendula Thalle fruticuleux: buissonnante. Ramalina farinacea 2.4 Thalle Squamuleux Autres formes de lichens Autres types de thalles Thalle Squamuleux : thalle formé de petites écailles qui peuvent se chevaucher partiellement. Les lichens squamuleux ne sont pas très nombreux. 2.5 Thalle Lépreux Thalle Lépreux : Thalle lépreux de Lepraria sp les thalles lépreux ressemblent à un tas de poussière déposée sur le substrat. Quand on passe le doigt sur un lichen lépreux, la peau du doigt se couvre d'une pellicule de "poudre". S'il reste de la "poudre" sur le substrat après le passage du doigt, il ne s'agit pas d'un lichen lépreux mais d'un lichen crustacé. Les thalles lépreux ne sont pas organisés, ils n'ont aucune forme. Il est très difficile de les identifier. 2.6 Thalle Complexe Thalle Complexe : un thalle complexe est un lichen qui fabrique un thalle primaire, en général foliacé ou squamuleux adhérent au substrat, puis un thalle secondaire dressé ou ramifié ou en forme de trompette. Le thalle primaire a souvent tendance à disparaître après le développemement du thalle secondaire. Colonisation de quartzite par Rhizocarpon geographicum lichen crustacé, Suivre les flèches :germination des spores du champignon, formation d’un hypothalle noir et de la première aréole contenant les algues, développement d’autres aréoles sur l’hypothalle très développé, confluence des aréoles, parfois, confluence des thalles. [Source : Photos J. Asta] d’après réf.. 3. LA SYMBIOSE LICHÉNIQUE La symbiose lichénique : une association algue (ou bactérie cyanophycée) – champignon « Un lichen est l’association d’un champignon et d’un symbiote doué de photosynthèse qui résulte en un organisme végétatif stable ayant une structure spécifique » (définition du lichen donnée par l’Association internationale de Lichénologie). Diversités lichéniques en formes, couleurs et structures. © Yannick Agnan - Tous droits réservés Cortex : réseau dense de filaments de champignons constituant une protection de la couche algale en captant les longueurs d'onde nocives. Un lichen n'a pas toujours de cortex inférieur. Grâce à de petits filaments jouant le rôle de racine, les rhizines, le champignon fixe le lichen sur le substrat. En outre, par sa biomasse importante, il joue un rôle de protection pour le photosymbiote. Hétérotrophe, le champignon apporte au photosymbiote eau, sels minéraux Xanthomendoza montana - Rhizines Peltigera leucophlebia - Rhizines Paemelia sulcata - - Rhizines Les photosymbiotes, autotrophes pour le carbone, réalisent la photosynthèse et fournissent aux champignons des substances carbonées. Les algues vertes fabriquent, entre autres, des polyols , substances dérivées des sucres, ainsi que de la vitamine B Dans le cas des symbioses où les algues sont remplacées par des cyanobactéries, ces dernières forment du glucose (Figure B). Le champignon transforme polyols et glucose en mannitol et arabitol. En outre, les cyanobactéries ont la capacité de fixer l’azote atmosphérique qui est cédé au champignon sous forme d’ammonium. [Source : © J.Asta] Échanges trophiques au sein d’un lichen entre champignon et algue (A) et entre champignon et cyanobactérie (B), à l’interface entre substrat et atmosphère 4. La reproduction La multiplication des lichens peut se faire de deux façons distinctes :. La reproduction sexuée ne fait intervenir que le partenaire fongique. Elle s'opère via trois structures : l'apothécie (petite coupelle), la lirelle (apothécie allongée sous forme de fente dans le thalle) et le périthèce (petit dôme présentant un orifice apical). Celles-ci produisent les spores qui, émises dans l'air, se développeront après la rencontre avec une algue appropriée. Structures de reproduction sexuée chez les lichens : apothécies (à gauche), lirelles (au centre) et périthèces (à droite). © Yannick Agnan - Tous droits réservés La reproduction asexuée - fait intervenir deux structures particulières : les soralies (amas poudreux libérant des sorédies) et les isidies (excroissances du thalle). Sorédies et isidies sont constituées des deux partenaires (hyphes mycéliens et gonidies). Ces fragments lichéniques sont transportés par le vent et peuvent, en conditions favorables, coloniser de nouveaux milieux. Structures de reproduction asexuée chez les lichens : soralies (à gauche) et isidies (à droite). © Yannick Agnan - Tous droits réservés  Soralies : les soralies sont des "trous" dans le cortex. Au niveau de chaque soralie, le cortex est interrompu et laisse échapper des sorédies (petits amas d'algues et de champignons). Les sorédies se détachent très facilement sous l'effet du vent, de la pluie ou par frottement, contribuant ainsi à la dissémination du lichen (reproduction végétative ou asexuée). De manière générale, les soralies ressemblent à des taches farineuses ou à des amas poussiéreux. Les soralies peuvent se former sur la lame Sorédies = petits amas d'algues et de champignons (soralies laminales) ou sur la marge des contribuant à la dissémination du lichen par reproduction lobes (soralies marginales). végétative ou asexuée  Isidies : petits amas d'algues et de champignons recouverts par le cortex formant un relief à la surface du thalle du lichen. Contrairement aux sorédies, les isidies n'ont pas l'aspect de taches farineuses mais de petits reliefs (ramifiés ou non) dont la surface est lisse (car couverte par le cortex). Une forte loupe est souvent nécessaire pour les observer. Les isidies contribuent à la dissémination du lichen par reproduction végétative ou Schémas d'isidies asexuée en se détachant du lichen.  Pionniers remarquables, les 5. ECOLOGIE lichens ont conquis les milieux les Les lichens, de surprenants organismes pionniers plus extrêmes. Ils sont capables de pousser sur les rochers des sommets alpins ou ceux des côtes rocheuses balayées par les embruns, sur les coulées de lave à peine refroidies, accrochés aux branches des arbres des forêts tropicales mais aussi sur les tuiles des maisons ou les pierres de nos vieux bâtiments ! La flore lichénique de notre planète, représente une grande biodiversité avec près de 20000 espèces. Au-delà de la diversité des formes et des couleurs des lichens, leur capacité de résistance à vivre dans des conditions extrêmes suscite en permanence l’intérêt des scientifiques. Les lichens ont colonisé presque tous les milieux depuis les rochers maritimes jusqu’aux plus hautes altitudes, des déserts arides aux régions de haute latitude. Il n’y a guère qu’en haute mer, dans les zones fortement polluées et sur les tissus animaux vivants qu’ils font défaut. Le développement de chaque espèce nécessite des conditions écologiques particulières déterminées par les types de supports, les facteurs climatiques et les relations avec les autres êtres vivants. 5.1 Les différents types de supports des lichens Les lichens sont plus ou moins dépendants de leur support en fonction de leur morphologie : dépendance très étroite dans le cas des lichens crustacés, moins grande pour les foliacés et les lichens fruticuleux. On trouve des lichens sur les arbres (espèces corticoles), le sol (terricoles), les rochers (saxicoles), les mousses, le vieux bois, les feuilles persistantes. Certaines espèces se développent même en parasite sur d’autres lichens. Mais on peut également les trouver sur des substrats superficiels les plus divers (vieux murs, barrières ou poteaux de bois ou de métal, rails de chemin de fer, vieux cuir, plastic, verre, etc., Certaines espèces indiquent la présence dans le substrat de carbonate de calcium (espèces calcicoles). D’autres recherchent un substrat plus acide, sur sol, roche ou écorce (espèces acidophiles). Certaines espèces sont indicatrices d’éléments métalliques et ne se développent que sur ce type de substrat ou bien tolèrent une certaine teneur de métaux dans le sol ou la roche. La présence de fer sur une roche se repère par la couleur rouille des thalles de lichen qui la recouvrent. La richesse en substances minérales solubles, en particulier en azote, est le plus souvent liée à la présence de déjections d’oiseaux et favorise l’installation de lichens particuliers (ex : Xanthoria elegans). 5.2 Les conditions climatiques 5.2.1 Influence de l’eau L’eau joue un rôle capital dans l’écologie des lichens car le degré d’hydratation du thalle conditionne les fonctions fondamentales. Certains organismes peuvent passer rapidement de l’état de vie active quand ils sont humides à l’état de vie ralentie quand ils sont secs et inversement (phénomène de reviviscence). A l’état sec, la teneur en eau est évaluée entre 15 et 20% du poids sec, alors qu’à l’état humide, la teneur peut atteindre 200 à 350%. L’imbibition par l’eau liquide se réalise en un temps inférieur à 1 à 2 mn alors que l’absorption de la vapeur est plus lente et demande parfois plusieurs semaines. Inversement, la dessication s’effectue très rapidement. Quand ils sont secs, les lichens sont très résistants aux températures extrêmes.  A l’état sec, les échanges gazeux sont pratiquement impossibles à déceler, mais dès que les lichens sont humidifiés, la respiration et la photosynthèse reprennent très rapidement. Des études réalisées en haute altitude sur Xanthoria elegans ont montré qu’après hydratation, la respiration reprend dans la seconde qui suit et la photosynthèse dans la minute. Cela explique que, sur des substrats très exposés, comme c’est le cas sur les rochers d’altitude, la photosynthèse ne se réalise que durant quelques heures le matin après la rosée, ou après une pluie. Par sa grande résistance, Xanthoria elegans est une des espèces qui peut pousser le plus haut en altitude (on la trouve à plus de 7000 m dans le massif de l’Himalaya). Xanthoria elegans 6. Relations entre lichens et plantes Sur les écorces ou les rochers s’installent généralement en tout premier lieu les lichens crustacés auxquels succèdent les lichens foliacés et fruticuleux. Sur les sommets de blocs, il n’est pas rare de voir s’installer ensuite -selon les conditions écologiques- des mousses et des plantes vasculaires. Les lichens terricoles ne peuvent se maintenir dans les sites où la végétation supérieure est trop dense. En effet, par leur petite taille, ils sont gênés par l’ombre et les feuilles mortes des plantes supérieures. Lichens sur rochers en train d’être recouverts de mousses  7. Les lichens dans la chaîne alimentaire Plusieurs animaux se nourrissent de lichens. Ainsi, la Les Cladonia sont surtout végétation lichénique abondante de la toundra, en haute appréciés. Bien que nommés latitude, sert de base d’alimentation aux rennes et caribous « lichens des rennes, Cladonia rangiferina et Cladonia arbuscula, trop amers, sont évités au bénéfice d’autres espèces telles que Cladonia stellaris  Le caribou (Rangifer tarandus), aussi appelé renne, est un grand cervidé que l’on trouve dans les toundras et taïgas arctiques il se nourrit principalement de lichen, qu’il trouve un peu partout tout au long de l’année dans la neige. Rangifer tarandus Le renne (Rangifer tarandus), appelé caribou au Canada, est un cervidé originaire des régions arctiques et subarctiques de l'Europe, de l'Asie et de L'Amérique du Nord Des lichens, en gris, poussant près des champignons et de la végétation dans la toundra Par leur importance dans l’alimentation des rennes, les lichens jouent un rôle majeur dans la chaîne alimentaire. Notons qu’après consommation des lichens par un troupeau de rennes, la croissance des lichens étant très lente, la reconstitution de la végétation lichénique nécessite dans le pâturage une durée de plus de 30 années.  Les lichens sont des pionniers : ils ont la capacité de s’installer sur des substrats très pauvres en éléments nutritifs et de supporter des conditions de température et de lumière extrêmes. Les lichens poussent dans tous les milieux, sauf en haute mer, sur les tissus des animaux vivants et en zones très polluées. La croissance des lichens est très lente et certains lichens peuvent vivre plusieurs siècles. Les lichens sont reviviscents : après dessiccation, ils sont capables de repasser à l’état de vie active dès qu’ils sont réhydratés. Les lichens agents de la qualité de l’air Certains lichens y sont plus sensibles que d'autres, et une échelle de lichens a été établie pour la bioindication du degré de pollution atmosphérique. https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/lichens-surprenants-organismes-pionniers/#_ftn1 https://www.afl-lichenologie.fr/Photos_AFL/Photos_AFL_P/Text_P/Peltigera_membr.htm https://notesdeterrain.over-blog.com/2017/02/lexique-special-lichen.html#thalle http://liboupat2.free.fr/Lichens/biolich.htm https://www.shutterstock.com/search/rhizines https://lichens.twinferntech.net/pnw/characteristics.shtml https://www.tela-botanica.org/wp-content/uploads/2020/03/Le-lichen-collant-mais-attachant-PDF.pdf Asta, A. et Souchier, B. 1999. Lichens et pédogenèse : dynamique de la végétation et études micromorphologiques de l’interface-lichen-sol. Bull. Inf. As. Fr. Lichénol. Mémoire n°3, 29-34. https://www.hww.ca/fr/espaces-sauvages/la-toundra-arctique-du-canada.html https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/environnement-lichens-temoins-pollution-atmospherique- 1900/page/3/ Les Protistes  Plan du cours 1.Définitions 2.Caractéristiques générales des protistes 3.Classification des protistes 3.1. Les Protozoaires 3.1.1 Morphologie 3.1.2 La Nutrition 3.1.3 Le milieu de vie 3.1.4. La reproduction 3.1.5. Pathogénicité 3.2. Les Protophytes 3.2.1. Définition Les êtres vivants eucaryotes Les eucaryotes regroupent Etres vivants unicellulaires Etres vivants pluricellulaires les protistes les animaux les végétaux les champignons Protozoaires Protophytes (Règne animale) (Règne végétal) 1.Définitions Les Protistes sont un groupe hétérogène d'organismes eucaryotes qui ne sont ni des animaux, ni des plantes, ni des champignons. Le terme « protiste » regroupe une vaste diversité d’organismes, allant des formes unicellulaires aux formes multicellulaires simples. Ces organismes peuvent être autotrophes (effectuant la photosynthèse) ou hétérotrophes (se nourrissant de matières organiques). 2.Caractéristiques générales des protistes On distingue deux sous-règnes : les protozoaires (« animaux » unicellulaires) et les algues, plantes inférieures, unicellulaires mais certaines formes pluricellulaires existent (algues brunes). Ces colonies peuvent être dites « simple », ou « complexe », selon le degré de complexité du regroupement des cellules Les protozoaires présentent la même organisation rencontré chez les cellules Eucaryotes, à savoir une membrane de nature lipoprotéique délimitant un cytoplasme dans lequel baignent les organites cellulaires (Appareil de Golgi ; Réticulum Endoplasmique...). Le cytoplasme est formé du hyaloplasme qui comporte deux zones : une zone périphérique ou ectoplasme, rigide et visqueuse et une zone plus interne ou endoplasme, plus fluide. C’est des être vivant unicellulaire, soit animal (protozoaire), soit végétal (protophyte)`` (COLAS-CAB. 1968). Le protiste peut être parasite, ectoparasite dans les organismes aquatiques, endoparasite à l'intérieur des cavités du corps, ou même endocellulaire Ces organismes peuvent être autotrophes (effectuant la photosynthèse) ou hétérotrophes (se nourrissant de matières organiques). Si l’on classe les Protistes selon leur mode de nutrition, on peut alors les classer en 2 catégories : Les « Algues » : protistes qui, comme les végétaux, contiennent des chloroplastes et sont donc photosynthétiques (autotrophe). Les « Protozoaires » : protistes qui, comme les animaux, ingèrent leur nourriture (hétérotrophe) par phagocytose 3.Classification des protistes 3.1. Les Protozoaires 3.1.1 Morphologie Les Protozoaires sont de petits organismes, approchant le millimètre pour les plus gros, mais pouvant s'associer en colonies, formant alors presque des superorganismes. Ce sont des organismes mobiles, leurs déplacements se fait grâce à des Cils, flagelles, ou à 1’aide de pseudopodes. Nous distinguons plusieurs groupes les rhizopodes : les amibes, qui utilisent des pseudopodes pour se déplacer Amibe | Pour la Science  les actinopodes, de forme sphérique, comme les radiolaires qui ont un squelette de silice. Ils sont caractérisés par la possession de fins pseudopodes rayonnants Actinophrys sol  Les zoomastigophores ou zooflagellés caractérisés par la présence d'un ou plusieurs flagelles qu’ils utilisent pour leur déplacement. les ciliophores ou ciliés qui utilisent des cils pour se déplacer et se nourrir. C'est le cas de la paramécie.  3.1.2 La Nutrition Ce sont des organismes hétérotrophes dépourvus de chlorophylle (tirent leur énergie de composés organiques). Les éléments nutritionnels sont absorbés soit par phagocytose(protozoaires phagotrophes), La plupart des protozoaires se nourrissent par phagocytose. Dans la nutrition par phagocytose le protozoaire avale des éléments particulaires comme des bactéries. la particule alimentaire est incorporée au cytoplasme entourée d'une membrane formant une vacuole. Cette vacuole se fusionne ensuite à un ou plusieurs lysosomes qui contiennent les enzymes digestives permettant de dégrader les hydrates de carbones et les protéines. soit à l'état dissout (protozoaires osmotrophes) il y a ingestion de nutriments qui ont simplement traversés la membrane plasmique  Paramecium aurelia 3.1.3 Le milieu de vie La plupart sont des organismes libres, certains vivent en parasites des animaux / végétaux et d’autres sont symbiotiques Les Protozoaires sont généralement cosmopolites, ils vivent exclusivement dans l'eau ou dans les sols humides ou à l'intérieur d'un organisme (dans le mucus pulmonaire, l'intestin, la panse de certains animaux...). Ils constituent une partie importante du zooplancton, ils sont également à l'origine des chaînes alimentaires. Vivant dans un milieu hypotonique par rapport à son cytoplasme, la cellule absorbe constamment l'eau de son environnement par osmose. L'excès d'eau dans le cytoplasme La paramécie est alors évacué grâce à des vacuoles pulsatiles, où le Microscope optique. Le plus connu des ciliés. Les bulles cytoplasme se contracte périodiquement pour expulser l'eau à que vous voyez sont des vacuoles. Tout le corps est travers la membrane plasmique. couvert par des cils, qui sont flous sur l'image à cause de leurs mouvements rapides.  3.1.4. La reproduction la reproduction est généralement asexuée, (par scission ou fission binaire) c'est une reproduction qui ne fait pas intervenir de partenaire. On part d’un individu et on arrive à deux individus qui dans le cas de la paramécie sont quasi-identiques. La fission binaire est un type de reproduction asexuée des organismes unicellulaires, dans lequel l’organisme duplique son matériel génétique puis se divise en deux (cytodiérèse). Il existe aussi une reproduction sexuée chez certains protozoaires, le plus courant il s'agit de phénomène de conjugaison, notamment chez la paramécie. Figure 2 : Schéma montrant la fission binaire dans une cellule procaryote et la fission binaire dans une amibe eucaryote.  3.1.5. Pathogénicité Les protozoaires sont connus pour être responsables de nombreuses maladies telles que la malaria (paludisme), la maladie du sommeil, la maladie de Chagas et certaines dysenteries, telle l'amibiase. Ils sont responsables de beaucoup de maladies infectieuses. Ex: Amibes --> amibiase, Sporozoaires --> piroplasmose Plasmodium falciparum est une des espèces de protistes (microorganismes unicellulaires eucaryotes, donc pourvus d'un noyau). Il est responsable de la plus importante parasitose affectant l'Homme le paludisme, appelée aussi malaria. Plamodium falciparum Tiré de pixnio.com Le paludisme est dû à des parasites du genre Plasmodium transmis à l’homme par des piqûres de moustiques femelles de l’espèce Anopheles infectés, appelés « vecteurs du paludisme ». Il existe cinq espèces de parasites responsables du paludisme chez l’homme, dont deux – P. falciparum et P. vivax – sont les plus dangereuses Selon le dernier Rapport sur le paludisme dans le monde, publié en décembre 2020, il y a eu 229 millions de cas de paludisme en 2019, contre 228 millions en 2018. On estime à 409 000 le nombre de décès dus à la maladie en 2019, comparés aux 411 000 décès enregistrés en 2018 En 2019, environ la moitié de la population mondiale était exposée au risque de contracter le paludisme. La plupart des cas de paludisme et des décès dus à cette maladie surviennent en Afrique subsaharienne, En Amérique Latine et en Asie. 3.2. Les Protophytes 3.2.1. Définition Le terme de protophyte est donné à des organismes unicellulairesproches des végétaux. Ces organismes possèdent des chloroplastes, peuvent réaliser la photosynthèse et donc être autotrophes pour le carbone. Dessins par Ernst Haeckel de diverses espèces de Pediastrum, Pediastrum tetras (Ehrenberg), Pediastrum rotula (Kützing)….  Les Chlorophycées On distingue sept classes parmi lesquelles : Les Chlorophycées (ou algues vertes), est un terme botanique pour identifier une algue de couleur franchement verte, la chlorophylle n'étant masquée par aucun autre pigment. ( microalgues vertes) composées principalement d'espèces d'eau douce, peuvent être unicellulaires, coloniales ou filamenteuses. C'est numériquement la classe d'algues vertes la plus importante, elle compte plus de 2 000 espèces différentes. elles mesurent de 1 à 10 microns et peuvent, comme les chrysophycées, posséder deux flagelles qui leur permettent de se maintenir en surface Pedastrum, une algue verte coloniale d'eau douce Colonies sphériques d'algues vertes (Volvox aureus). Grossissement : X30.  Les Diatomées Les diatomées Ce sont des algues brunes vivant en eaux douces comme en eaux salées et présentes dans toutes les mers du monde. Elles peuvent être libres ou fixées sur d'autres algues, à des plantes submergées ou des rochers. Les diatomées font partie de la chaîne alimentaire nécessaire à pratiquement tous les animaux marins et d’eau douce. Ces algues sont enfermées dans une coque siliceuse (frustule) et forment une part prépondérante du plancton marin. Elles sont également abondantes en eau douce. La quantité des diatomées dans les eaux permet de déterminer les possibilités de vie, et donc d’une certaine manière à connaître la qualité de l’eau pour son usage. Elles sont donc utilisées "en tant que bio- indicateurs" de qualité de l’eau. La cellule est entourée d'une paroi rigide en opale (c'est- à-dire en silice hydratée) associée à des matériaux organiques. Cette paroi, ou frustule, est constituée de deux valves qui s'emboîtent et qui sont décorées de manière très géométrique et spécifique. photo_Maurice_Loir Trebouxia est une algue verte solitaire que l'on trouve fréquemment sur les troncs des arbres où elle forme une poussière verte. Cette algue s'associe aussi à des champignons pour former certains lichens. L'espèce Chorella se trouve aussi dans la poussière verte des troncs, mais aussi sur les parois de récipients qui ont contenu de l'eau (vases, aquariums, réservoirs divers). Rhizocarpon geographicum Image author: Michaela Sedlarova © http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/TexteTD/5TDBioCellL1/1TDComparProEucar/1TDCompProEucar.htm http://villemin.gerard.free.fr/Biologie/Cellule.htm http://www.biovol.ch/biologie/images/christophe/Protistes.pdf https://ressources.unisciel.fr/DiversiteUnicite/chap2/co/2-Microbiologie_5.html https://www.techno-science.net/glossaire-definition/Chlorophyceae.html https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/botanique-algues-surprenants-vegetaux-aquatiques-523/page/11/ https://conseildentaire.com/glossary/phagocytose/ LA CELLULE EUCARYOTE 1/ Organisation générale de la cellule Eucaryote Les cellules eucaryotes, à l'inverse des cellules procaryotes, possèdent un noyau. Ce sont des organismes multicellulaires (animaux, plantes, champignons) et aussi unicellulaires. Les eucaryotes regroupent : les protistes les champignons les animaux Etres- vivants pluricellulaires les plantes La caractéristique la plus remarquable de la cellule eucaryote est le noyau. En plus de ce noyau, les cellules eucaryotes possèdent beaucoup d’autres structures qui ont d’autres rôles importants, Les organites. La taille des cellules eucaryotes est de 10-100 µm de diamètre, ils sont donc plus grandes que les cellules procaryotes. Les cellules eucaryotes ont différentes formes et tailles comme c’est le cas pour la cellule animale et végétale. Cette diversité de forme et de tailles existe aussi au sein d’un même organisme comme c’est le cas chez l’être humain ou les cellules sanguines ont une taille comprise entre 8 et 12μm, alors que les cellules intestinales, gastriques et hépatiques ont une taille comprise entre 20 et 50μm. Les cellules eucaryotes peuvent aussi être libres comme pour les hématies. 2/ Structure et ultrastructure de la cellule Eucaryote Cellule eucaryote animale Figure1 la cellule animale Cellule eucaryote végétale Figure2 la cellule végétale Dans la cellule eucaryote nous distinguons plusieurs organites, le noyau, les mitochondries, le réticulum endoplasmique… ceux-ci assurent différentes fonctions de la cellule. chaque type de cellule présente une forme caractéristique ainsi qu’un rôle physiologique spécifique. Les globules rouges sont un type de cellule sanguine L'hémoglobine est une protéine riche en fer qui se trouve dans les globules rouges et qui donne au sang sa couleur rouge. L'hémoglobine assure le transport de l'oxygène dans le corps et extrait le dioxyde de carbone des organes et des tissus. Figure 3 Hématies ou Globules rouges ou érythrocytes  La cellule épithéliale Rôle dans la digestion des aliments, l'absorption des nutriments et la protection du corps humain contre les infections microbiennes Figure 4 La cellule épithéliale, appelée aussi cellule absorbante ou entérocyte, est la cellule la plus abondante au niveau de l'épithélium intestinal  2.1/ Les différents organites de la cellule eucaryote Toutes les fonctions cellulaires sont en effet compartimentées et réalisées par des structures spécialisées entourées chacune d’une membrane, les organites: la membrane plasmique (ou membrane cellulaire) elle délimite les contours de la cellule. Chez les végétaux, elle est recouverte par une paroi. Elle forme la limite qui sépare la cellule de son environnement. La membrane plasmique ou cellulaire est composée de phospholipides qui lui confèrent sa structure de base, auxquels s’ajoutent des molécules de cholestérol qui augmentent l’imperméabilité et la rigidité de la membrane. Les phospholipides sont amphiphiles, c’est-à-dire qu’ils possèdent un pôle hydrophile (qui aime l’eau, la tête) et un pôle hydrophobe (qui n’aime pas l’eau, la queue), formant ainsi une bicouche phospholipidique. Cette bicouche lipidique a une perméabilité sélective, ce qui signifie que certains composés peuvent passer facilement alors que d’autres pas. La membrane plasmique, ou cellulaire, est composée d’une bicouche lipidique et de molécules intégrées, et sépare les environnements interne et externe de la cellule. Figure 5 Schéma de la membrane plasmique des cellules eucaryotes, composée d’une bicouche lipidique.  Le cytoplasme Le cytoplasme est une substance gélatineuse qui remplit l’espace interne de la cellule et est le site de nombreuses réactions chimiques. Le cytoplasme comprend deux parties : Le hyaloplasme ou cytosol et Le cytosquelette.  Le cytosol : est une solution riche en eau, en protéines, en sucres et en ions, il a un aspect homogène et transparent. qui est une solution aqueuse de sels, sucres, acides aminés, protéines, acides gras, nucléotides et autres matières. De consistance gélatineuse, le cytosol est le milieu dans lequel baignent les diverses structures intra-cellulaires : le noyau et les autres organites.  Le cytosquelette est un réseau de protéines qui s’étend à travers le cytoplasme. Le terme cyto- signifie « cellule », donc le cytosquelette signifie littéralement « squelette de la cellule ». Le cytosquelette est composé de microfilaments, de filaments intermédiaires et de microtubules. Ces protéines maintiennent les autres organites en place afin qu’ils ne flottent pas au hasard dans le cytoplasme. Le cytosquelette forme également comme des pistes que les organites peuvent emprunter pour se déplacer d’un endroit à un autre. C’est le cytosquelette qui permet à certaines cellules, par exemple celles d’espèces appartenant à un genre d’eucaryotes unicellulaires appelés Amoeba, de se déplacer seules. Il joue également un rôle important dans la division cellulaire.  Cytoplasme comprend le Cytosol ou hyaloplasme + Cytosquelette Cytosol + Cytosquelette Cytosquelette Microfilaments Solution riche en eau Filaments intermédiaires microtubules Figure 6 Schéma montrant comment le cytosquelette et les différents filaments de protéines qui le composent maintiennent les organites en place et leur permettent de se déplacer dans la cellule quand c’est nécessaire. Figure 7 Le cytosquelette. Source : Université autonome du Sinaloa.  Le noyau Le noyau est un composant clé des cellules eucaryotes, c’est l’organite qui stocke et protège l’ADN. Il est limité par l'enveloppe nucléaire et contient : la chromatine qui est constituée d'ADN décondensé, le support génétique de la cellule. le nucléole, constitué d'ARN qui, associé à des protéines, synthétisera des ribosomes. Le noyau possède un diamètre variant de 10 à 20 µm (le plus gros des organites) et est entouré par une double membrane, ce qui signifie qu’il y a en fait deux bicouches lipidiques au lieu d’une seule. Cette membrane nucléaire contient des pores permettant les échanges nucléo-cytoplasmiques dans les deux sens. Ces pores nucléaires laissent passer certaines grosses molécules, comme l’ARN et les protéines, mais pas la chromatine. Le nucléoplasme est le liquide qui est très similaire au cytoplasme et dans lequel baignent les éléments contenus dans le noyau. Il possède également un assemblage de protéines structurelles appelé matrice nucléaire, qui est très similaire au cytosquelette. Au centre du noyau se trouve une zone dense appelée nucléole. Ce nucléole constitue l’ARNr, ou ARN ribosomique, qui est le composant majeur des ribosomes. Le noyau est un composant clé des cellules eucaryotes, c’est l’organite qui stocke et protège l’ADN. Figure 8 : Schéma montrant le noyau entouré d’une enveloppe nucléaire, rempli de nucléoplasme et doté d’une zone plus dense au centre appelée nucléole.  Les ribosomes De 15 à 30 nanomètres de diamètre environ, les ribosomes sont les organites cellulaires les plus nombreux. une cellule peut en contenir jusqu'à un demi-million. Lorsqu'ils sont vus au microscope électronique, les ribosomes libres apparaissent sous forme de minuscules granules sombres isolés ou en amas (polyribosomes) flottant librement dans le cytoplasme ou attachés au réticulum endoplasmique rugueux. La microscopie électronique a montré que les ribosomes ne possèdent pas de membrane et se composent de deux sous-unités, une grande et une petite, chacune composée d'ARN ribosomique (ARNr) et d'un grand nombre de protéines. Lorsque les deux sous-unités se rejoignent, elles forment une machine moléculaire complexe, dont les enzymes facilitent la synthèse des protéines dans la cellule. Les ribosomes sont des structures non délimitées par une membrane, servant de sites de synthèse protéique Figure 9 : Schéma montrant la structure des ribosomes, dans la cellule. sont les sites de la synthèse des protéines dans les cellu procaryotes et eucaryotes. Figure 10 Un ribosome  Le réticulum endoplasmique De nombreux ribosomes sont attachés à la surface externe du réticulum endoplasmique rugueux, nous pouvons donc dire qu’il joue un rôle dans la synthèse des protéines. C’est aussi ce qui donne au RER sa forme irrégulière et son nom (« rugueux »). Les passages du réticulum endoplasmique rugueux ont généralement une forme plus plate et sont attachés à la membrane externe du noyau. La fonction principale du RER est de replier les protéines dans leur forme finale. Le RER donne la forme 3D aux protéines. Il envoie ensuite les protéines vers le complexe Golgien. Le réticulum endoplasmique lisse ne possède pas de ribosomes à sa surface, c’est pourquoi il est appelé lisse. Le REL joue principalement un rôle dans la synthèse des lipides et est également impliqué dans la transformation des toxines en composés moins toxiques qui peuvent ensuite être excrétés. Si les phospholipides ou les protéines modifiées ne sont pas destinés à rester dans le réticulum endoplasmique rugueux, ils seront enrobés dans des vésicules et transportés du réticulum endoplasmique rugueux par bourgeonnement à partir de la membrane. Étant donné que le réticulum endoplasmique rugueux est engagé dans la modification des protéines qui seront sécrétées par la cellule, il est abondant dans les cellules qui sécrètent des protéines, telles que le foie. Figure11 : Schéma montrant les deux types de réticulum endoplasmique, leurs formes différentes et la présence de ribosomes attachés à la surface du RER. Figure 13 réticulum endoplasmique au microscope électronique Appareil de Golgi L’appareil de Golgi est une série de repliements membranaires en forme de sacs plats (saccules membranaires), comme le montre la figure 8. Il sert à emballer les bonnes combinaisons de protéines, de lipides et autres composés chimiques pour les distribuer aux zones de la cellule qui en ont besoin. C’est pour cette raison que l’appareil de Golgi est parfois appelé le bureau de poste de la cellule. Dans les cellules végétales, on retrouve de plus petits ensembles de vésicules de type Golgi appelés les dictyosomes. La figure ci-dessous montre comment le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi interagissent dans une cellule animale typique. Les protéines et les lipides passent du réticulum endoplasmique à l’appareil de Golgi dans des vésicules de transport. Une vésicule est un petit paquet de matériaux entouré d’une membrane, situé à l’intérieur de la cellule. Ces vésicules fusionnent et se déplacent à travers différentes couches de l’appareil de Golgi d’une extrémité à l’autre. Enfin, elles forment de nouvelles vésicules de sécrétion pour livrer les matériaux hors de la cellule par exocytose, ou pour former des lysosomes. L’appareil de Golgi emballe les lipides ou protéines provenant du réticulum endoplasmique et les livre dans toute la cellule.  les vésicules peuvent bourgeonner du réticulum endoplasmique et transporter leur contenu ailleurs. Avant d'atteindre leur destination finale, les lipides ou les protéines inclus dans les vésicules de transport doivent être triés, empaquetés et étiquetés afin qu'ils se retrouvent au bon endroit. Le tri, le Figure 14 : Schéma montrant une coupe transversale de marquage, le conditionnement et la l’appareil de Golgi, illustrant comment les vésicules distribution des lipides et des protéines ont arrivent et fusionnent d’un côté avant d’être relâchées pour être transportées de l’autre. lieu dans l'appareil de Golgi Figure 15 L'appareil de Golgi sur cette micrographie électronique à transmission d'un globule blanc est visible sous la forme d'un empilement d'anneaux aplatis semi- circulaires dans la partie inférieure de l' image. Plusieurs vésicules peuvent être vues près de l'appareil de Golgi. L'illustration (à droite) montre les disques empilés en forme de coupe et plusieurs vésicules de transport. L'appareil de Golgi modifie les lipides et les protéines, produisant des glycolipides et des glycoprotéines, respectivement, qui sont généralement insérés dans la membrane plasmique.(Photo : Louisa Howard) Les lysosomes Présents seulement dans les cellules animales, Les lysosomes sont des vésicules spécialisées remplies d’enzymes qui dégradent et recyclent les anciennes structures ou composants cellulaires. Le lysosome a une fonction de poubelle cellulaire, où les molécules non fonctionnelles sont éliminées par digestion Figure 16 Cellule animale Les mitochondries Les mitochondries sont des organites en forme de haricot de très petite taille. Chaque mitochondrie possède deux couches membranaires, une membrane externe lisse et une membrane interne repliée. Les plis de la membrane interne sont appelés crêtes et augmentent la surface disponible pour les réactions de respiration. L’espace à l’intérieur de la membrane interne repliée est appelé matrice, On y trouve de nombreuses enzymes responsables de la dégradation des nutriments sous forme simple, tel le glucose. Ces dégradations se déroulent en présence d'oxygène et portent le nom de respiration cellulaire. Les mitochondries sont responsables de la conversion du glucose en énergie cellulaire utilisable sous forme d’ATP l'adénosine triphosphate, principale molécule porteuse d'énergie de la cellule. C’est pour cette raison qu’on les appelle parfois la « centrale énergétique » de la cellule. La formation d'ATP à partir de la dégradation du glucose est connue sous le nom de respiration cellulaire. Ce processus délivre l'énergie dont la cellule a besoin pour mener à bien ses activités (synthèse de substances, transport actif, division cellulaire, mouvement des cils et des flagelles, etc.). On notera ici que les cellules musculaires ont une concentration très élevée de mitochondries car les cellules musculaires ont besoin de beaucoup d'énergie pour se contracter. Si une cellule ne reçoit pas d'énergie, non seulement elle ne fonctionne pas, mais elle se désintègre également en peu de temps.  Les mitochondries sont le principal site de la respiration cellulaire dans les cellules eucaryotes. Figure 17 : Schéma d’une mitochondrie montrant les détails de sa structure interne.  Liens utiles https://www.nagwa.com/fr/explainers/297140534241/ https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/medecine-lysosome-189 https://www.cosmovisions.com/cellule.htm https://www.cosmovisions.com/cellule.htm https://www.passeportsante.net/fr/parties-corps/Fiche.aspx?doc=ribosomes-definition-role https://www.mabiologie.com/2016/10/lysosome.html https://www.youtube.com/watch?v=CxgM4WqjpOI https://www.youtube.com/watch?v=bawhD8YSuo4 https://www.youtube.com/watch?v=MAo486QMfSk&t=5s LES ALGUES  Plan du cours 1. Généralités 1.1 Classification 2. Diversité de l’appareil végétatif (diversité de la morphologie) 2.1 Thalle unicellulaire 2.2 Thalle pluricellulaire 3. Ecologie des algues 4. Diversité des algues 5. Bienfaits des algues 6. Les algues invasives 6.1 Définition et généralités 6.2 Propagation de Caulerpa en méditerranée  1. Généralités 1.1 Classification En 1969, Whittaker propose une nomenclature à cinq règnes : les procaryotes, les protistes (eucaryotes unicellulaires), les plantes (eucaryotes pluricellulaires photosynthétiques), les mycètes (champignons) (eucaryotes pluricellulaires non-photosynthétiques) et les animaux (eucaryotes pluricellulaires... Domaine Eucarya Protistes Plantes Champignons Animaux  Le règne végétal Le règne végétal est divisé entre thallophytes (algues, champignons, lichens, mousses...) et cormophytes (bryophytes, ptéridophytes et spermatophytes). Les Thallophytes Les Cormophytes Les thallophytes sont des végétaux constitués d'un simple thalle : ils ne possèdent ni tige, ni Ce sont des végétaux supérieurs qui correspondent à racine, ni feuilles, ni fleurs. Des cellules plus ou des organismes toujours pluricellulaires et dont les moins agglomérées entre elles, ou des cellules eucaryotes sont réunies en tissus formant des filaments de cellules plus ou moins enchevêtrés organes beaucoup plus complexe qu’un thalle (faux tissus appelés plectenchymes). les plantes à cormus sont plus complexes, avec des tissus et des formes variées. (bryophytes, Ils sont généralement de petite taille, voire ptéridophytes et spermatophytes). unicellulaires (algues, champignons, lichens, mousses...) Les algues Les bryophytes Les champignons Les ptéridophytes Les lichens Spermatophytes  Les Thallophytes Les algues Codium fragile Les champignons Les lichens Xanthoria parietina  Codium fragile Codium fragile est une espèce d'algues vertes de la famille des Codiaceae. C'est une espèce classée invasive, parmi les plus nuisibles en Europe  Embranchements des Protocistes comprenant une majorité d’espèces autotrophes Structure végétative = Thalle Grande variation en taille des algues Niveau de différentiation cellulaire faible, sans organe spécialisé (pas de racine vraie) 7 2. Diversité de l’appareil végétatif (diversité de la morphologie) Chlamydomonas est un genre 2.1 Thalle unicellulaire d'algues vertes de la famille des Chlamydomonadaceae. Ces  cellule mobile exemple Chlamydomonas algues unicellulaire minuscules (d'une taille de 10 µm environ) Algues unicellulaires flagellées sont munies de deux flagelles, et d'un chloroplaste unique en forme de cloche leur permettant d'opérer la photosynthèse. 8  cellules immobile Algues unicellulaires non flagellées exemple Micrasterias Micrasterias est une algue verte unicellulaire de l'ordre Desmidiales. Ses espèces varient en taille pouvant atteindre des centaines de microns. Micrasterias présente une symétrie bilatérale, avec deux demi-cellules à image miroir reliées par un isthme étroit contenant le noyau de l'organisme. Chaque moitié du corps contient un Chloroplaste 9 Une algue verte unicellulaire du genre Micrasterias se divise en deux cellules filles grâce à la morphogénèse. L’organisme de départ a une taille 170 microns. Le spectacle est de toute beauté. (voir la video) Multiplication végétative, par bipartition de la cellule: chaque moitié reconstitue son symétrique. Les mécanismes de contrôle de ce processus sont inconnus. © Jeremy Pickett-Heaps, université de Melbourne Vidéo https://www.futura- sciences.com/sciences/actualites/algue- verte-execute-division-toute-beaute-90193/ Micrasterias rotata Micrasterias radiata  Colonies de cellules exemple Gonium Chez Gonium, les cellules sont associées par une gelée extracellulaire amorphe.  Colonies de cellules exemple Pandoria Cest une Algue verte Colonie de 4 à 16 cellules selon l'espèce Chaque cellule ressemble à Chlamydomonas Les cellules d’une colonie se divisent toutes en même temps un nombre défini de fois (2 à 4 mitoses) et reconstituent chacune une colonie Chez Pandorina morum, on assiste à un début de spécialisation : les cellules externes flagellées assurent la mobilité alors que les cellules centrales perdent leurs flagelles et se spécialisent dans l’assimilation photosynthétique.  Les premières algues étaient des organismes Spécialisation des cellules unicellulaires libres. Certaines espèces vivantes sont encore unicellulaires. D'autres se sont associées pour former des colonies, des structures filamenteuses, tubulaires ou foliacées et dans les cas les plus complexes des thalles à cladomes. Chez Gonium, les cellules sont associées par une gelée extracellulaire amorphe. Chez Synura, des colonies plus cohésives associent les cellules directement les unes aux autres. Chez Pandorina morum, on assiste à une début de spécialisation : les cellules externes flagellées assurent la mobilité alors que les cellules centrales perdent leurs flagelles et se spécialisent dans l'assimilation photosynthétique (assurent la nutrition de la colonie.)  2.2 Thalle pluricellulaire Thalles filamenteux ex: Spyrogira (photo1) 1 2 Thalles foliacés ex: Ulva lactuca (laitue de mer) (photo 2) Thalles en tube ex: Enteromorpha (photo 3) 3 Thalles filamenteux à cladomes (photo 4) Thalle fucoïde (photo 5) exemple : Laminaria 4 5 Thalles pluricellulaire  Thalle filamenteux : cellules assemblées en filament simple 17 Thalles filamenteux Spyrogira Thalles foliacés ex: Ulva lactuca (laitue de mer) Thalles en tube ex: Enteromorpha Thalles pluricellulaire  Thalles filamenteux et cladomes : cellules assemblées en filaments ramifiés Ramification plus complexe des cladomes 21  Fumaria elegans Cladome C’est une association de 2 types de filaments 1 axe engendré par 1 cellule initiale apicale à croissance indéfinie des rameaux latéraux : Pleuridies Il est constitué d'un axe dressé à croissance indéfinie et de ramifications latérales (appelées pleuridies) à croissance définie. Formation possible de cladome secon