Phylogenèse des Procaryotes Notes PDF

# Phylogenèse des Procaryotes Depuis leur apparition il y a environ 3,5 milliards d'années, les Procaryotes ont divergé pour former un groupe de lignées diversifiées. On utilise généralement des données moléculaires (leurs gènes composés d'ADN principalement) pour étudier les liens qui existent ent...

# Phylogenèse des Procaryotes Depuis leur apparition il y a environ 3,5 milliards d'années, les Procaryotes ont divergé pour former un groupe de lignées diversifiées. On utilise généralement des données moléculaires (leurs gènes composés d'ADN principalement) pour étudier les liens qui existent entre les différents groupes de Procaryotes. À ce jour, environ 10,600 espèces de Procaryotes ont reçu un nom scientifique. Or, on estime qu'une seule poignée de sol fertile contiendrait 10,000 espèces de ces microorganismes. Malgré l'immense diversité génétique des Procaryotes, ces microorganismes ont évolué pendant des milliards d'années en deux lignées distinctes : les bactéries et les archées. ## 1) Les Bactéries La grande majorité des espèces Procaryotes connues sont des bactéries. Ces bactéries appartiennent tant aux espèces pathogènes (peu nombreuses malgré tout) qu'aux espèces utiles servant à la fabrication du yogourt, du fromage et du vinaigre par exemple. Voici certains des principaux groupes de bactéries. ### a) Les protéobactéries Ce groupe vaste et diversifié contient des bactéries Gram négatif comprenant des microorganismes photoautotrophes, chimioautotrophes et hétérotrophes. On y retrouve 5 sous-groupes de protéobactéries : alpha, bêta, gamma, delta et epsilon. Voici quelques particularités de 4 de ces sous-groupes : * **Alpha** : plusieurs espèces sont étroitement associées à des hôtes eucaryotes (ex. *Rhizobium* associés à des nodosités des racines des légumineuses). * **Bêta** : inclut une bactérie qui vit dans le sol (Nitrosomonas) et qui permet le fécyclclage delazote... dans les écosystèmes. Cette bactérie utilise l'ammonium (NH₄⁺) et libère ensuite du nitrite (NO₂^-). * **Gamma**: il s'agit du plus grand groupe de protéobactéries et du plus diversifié également. Ce groupe contient quelques agents patogene... d'importance pour l'humain tels que *Vibrio cholerae* (qui cause le choléra) et *Salmonella* (qui cause des intoxications alimentaires). * **Epsilon**: la plupart des espèces de ce sous-groupe sont pathogènes pour l'humain et d'autres animaux. Par exemple, *Helicobacter pylori* cause environ 80% des ulcères gastriques et intestinaux. ### b) Les Chlamydias Ces bactéries sont des parasites *intracellulaire obligato* : elles sont incapables de survivre à l'extérieur des cellules animales. ### c) Les Spirochètes De forme helicoïdale, ces bactéries se déplacent en un mouvement de tire-bouchon (spirale qui pivote). Certaines sont des pathogènes notoires dont *Treponema pallidum* qui cause la syphilis (une infection transmise sexuellement et par le sang, ITSS). ### d) Les Cyanobactéries Il s'agit exclusivement de photoautotrophes. Ce sont les seuls procaryotes capables de *photosynthese productrice d'O₂*. Elles sont très présentes dans le phytoplancton des eaux douces et des eaux salées présents à la surface de l'eau. Ce phytoplancton est la base des chaînes alimentaires aquatiques. ### e) Les Bactéries à Gram Positif Ce groupe est autant diversifié que les protéobactéries. On attribue à ces bactéries plusieurs fonctions importantes dont la décomposition des débris organiques du sol et la production de nombreux antibiotiques. Plusieurs espèces pathogènes à l'humain font également partie de ce groupe : * **Clostridium**: cause le botulisme et des diarrhées infectieuses selon l'espèce infection neurologique * **Staphylococcus**: **infections diverses** (peau, voies urinaires, etc.) * **Streptococcus** : pneumonie et bactérie «mangeuse de chair » selon l'espèce ## 2) Les Archées Les archées possèdent certains points en commun avec les bactéries et d'autres avec les eucaryotes. Par exemple, les organites membraneux et l'enveloppe nucléaire sont absentes chez les bactéries et *les archées* alors que les archées et les eucaryotes partagent des similitudes au niveau de leur ADN. Fait intéressant, aucune archée pathogène... pour l'humain ou un autre animal n'est connue. Voici les principaux clades des archées ainsi que quelques particularités qui leurs sont propres. ### a) Les Euryarchées Ce groupe contient : * de nombreux... *halophiles extrêmes* (vivent dans des milieux très salés) * plusieurs ... *thermophiles extrêmes* (vivent dans des milieux aussi chauds que 90 ou 121°C) * toutes les archées *méthanogènes* (utilise le CO₂ pour leur besoin énergétique et rejette le méthane, CH₄) ### b) Le supergroupe des TACK De récentes découvertes génétiques ont permis de créer un supergroupe, nommé TACK pour Thaumarchée, Aigarchée, Crénarchée et Korarchée, qui ne peut être classé parmi les euryarchées. Une découverte récente (2015) laisse supposer que le supergroupe des TACK pourrait être le ... groupe frère... des eucaryotes. Cette découverte semble élucider l'un des plus grands mystères de la biologie moderne, c'est-à-dire fournir des indications supplémentaires quant à l'apparition des eucaryotes à partir de leurs ancêtres procaryotes. # Phylogenèse des Eucaryotes Comparativement aux procaryotes, les eucaryotes possèdent une structure et une organisation plus complexes. On retrouve au sein du domaine des eucaryotes les *protistes*, les *eumycètes*, les *végétaux* ainsi que les *animaux*. ## 1) Les Protistes La diversité anatomique et physiologique est plus grande chez les protistes que chez les eucaryotes plus familiers (végétaux, animaux et eumycetes). Néanmoins, les protistes sont considérés comme étant *les plus simples* organismes des eucaryotes. En effet, la majorité des protistes sont unicellulaires. Voici certains des principaux groupes des protistes. ### a) Les Excavobiontes Certains des représentants de ce groupe sont des *fugiennes*. Ils sont pour la plupart *mixotrophes* car ils effectuent la *photosynthèse* en présence de lumière, mais deviennent *hétérotrophes* et absorbent des nutriments organiques issus de leur milieu en l'absence d'une source lumineuse. ### b) Supergroupe des SAR Trois grands clades font partie de ce supergroupe (les Straménophiles, les Alvéolobiontes et les Rhizariens). On retrouve dans ce supergroupe certains des plus importants organismes photosynthétiques aquatiques vivant sur Terre, les *diatomees*. A leur mort, les diatomées laissent dans le sol leur coque de silice, formant ainsi la «terre de diatomée» utilisée dans de nombreuses applications (insecticide, filtre à piscine, etc.). ### c) Les Archéplastides Ce groupe de protistes comprend les algues *rouges* et les algues *vertes*. Les algues rouges et vertes comprennent à la fois des espèces *unicellulaires* (microalgues) telles que *Volvox* ainsi que des espèces *multicellulaires* (algues marines) telles que la *nori*. ### d) Les Unichontes Ce groupe inclut *les amibes*, dotées de *pseudopodes*, c'est-à-dire des déformations de membrane cellulaire en forme de tube ou de lobe. ## 2) Les Végétaux Les végétaux se sont développés à partir *des algues vertes* (archéplastides). En effet, les végétaux partagent bon nombre de caractéristiques importantes avec les algues. Par exemple, comme les algues, les végétaux sont des organismes *multicellulaires*, *eucaryotes*, *photoautotrophes* et munis de *parois cellulaires* renfermant *de la cellulose* (un sucre volumineux). Enfin, les végétaux comportent des *chloroplastes* (organites qui sont le lieu de la photosynthèse) tout comme les algues. Les végétaux actuels comportent 10 embranchements. Afin de simplifier l'étude de l'évolution des végétaux, nous porterons notre attention sur *les mousses* (muscinées), *les fougères* (monilophytes), le groupe des *gymnospermes* et les *angiospermes*. ## 3) Les Eumycètes L'ancêtre des eumycètes était un *protiste aquatique*, unicellulaire et flagellé. De plus, il est aujourd'hui reconnu que les eumycètes et les animaux sont plus étroitement *apparentés* uns aux autres qu'ils ne le sont aux végétaux ou aux autres eucaryotes. La multicellularité des animaux et des *eumycètes*, contrairement aux protistes qui eux sont *majoritairement unicellulaires*, se serait développée indépendamment à partir d'ancêtres unicellulaires différents. On reconnaît actuellement 5 grands groupes d'eumycètes dont voici quelques caractéristiques de 3 d'entre eux. ### a) Les Zygomycètes Ce groupe contient environ 1,000 espèces d'eumycètes. Ces moisissures se développent rapidement sur les *aliments*. comme les fruits et le pain. Ils sont donc d'excellents *décomposeurs*. ### b) Les Ascomycètes Les ascomycètes sont les plus *nombreux*... des eumycètes (environ 65,000 espèces). On les retrouve dans des milieux d'eau salée, d'eau douce et des milieux terrestres. Ces espèces se reproduisent en libérant des cellules *reproductrices* contenues dans des sacs (asques). Plusieurs sont d'excellents décomposeurs des *débris*... de matières végétales (ex. feuille morte). ### c) Les Basidiomycètes Plus de 30,000 espèces se retrouvent dans l'embranchement des basidiomycètes. On y retrouve tous les champignons à *chapeau*. Les basidiomycètes sont d'excellents décomposeurs du bois en raison de leur grande facilité à dégrader la *lignine* (composant rigide du bois).