La biodiversité Partie 1: Les virus et les Procaryotes PDF

La biodiversité Partie 1: Les virus et les Procaryotes Les biologistes en ont répertorié environ 1 750 000 espèces. M.C. Desjardins, G. Dostie et J.M Fréchette A24 1 Les Virus et les Procaryotes  Les virus ◼ Les virus...

La biodiversité Partie 1: Les virus et les Procaryotes Les biologistes en ont répertorié environ 1 750 000 espèces. M.C. Desjardins, G. Dostie et J.M Fréchette A24 1 Les Virus et les Procaryotes  Les virus ◼ Les virus  Les procaryotes ◼ Les Archéobactéries ◼ Les Eubactéries 2 Un virus, un agent infectieux non vivant !  Les virus ◼ Acellulaire ◼ Ne peut pas se reproduire par lui- même. A besoin d’une cellule vivante pour la reproduction ◼ Constitué d’une capside et d’une molécule génétique (ADN ou ARN) Ex. La grippe, le SRAS, la rougeole, la polio, l’ébola, l’herpes, la varicelle sont des virus. 3 Les Procaryotes  Les plus petits et les plus nombreux des êtres vivants  Deux domaines: Archéobactéries et Eubactéries  Les premiers habitants de la Terre (3,5 milliards d’années)  La plupart = bénéfiques  Principaux rôles: ◼ Production de matières organiques et d’O2 par les procaryotes photosynthétiques ◼ Décomposition et recyclage de matière organique ◼ Rendent les éléments nutritifs disponible pour les autres organismes (phénomène de minéralisation) ◼ Composition des flores bactériennes corporelles 4 Les Procaryotes: La classification  Classification (rappel) 3 Domaines ! 3 règnes et 1 super groupe d’eucaryotes supergroupes 5 Caractéristiques des Eubactéries ❑  0.5 m à 5 m ❑ Unicellulaires ❑ Organisation cellulaire simple ❑ Paroi cellulaire, membrane plasmique, cytoplasme, ADN, etc ❑ La plupart ont une capsule (favorise l’adhérence) 6 Paroi cellulaire Rôle: maintenir la forme de la cellule Bactéries à Gram+ ou à Gram- ? La paroi cellulaire des bactéries à Gram+ contient une couche épaisse de peptidoglycane. La paroi cellulaire des bactéries à Gram- contient une mince couche de peptidoglycane. 7 La forme et l’arrangement  Caractéristiques Sphérique Bâtonnet Hélicoïdale Formes Arrangements Solo Solo Solo Paire Chaîne Chaîne Chaîne (filament) Amas (grappe) Chaque espèce Eubactérienne possède une seule forme, un seul type de paroi (Gram+, Gram-) et un seul arrangement (invariables). 8 Caractéristiques des Archéobactéries  Très vieux groupe de bactérie (différent des Eubactéries)  Conditions de vie extrêmes (milieux très salés ou très chauds, endroits sans oxygène, milieux acides, au fond des océans…)  Plusieurs points communs avec les Eubactéries et les Eucaryotes  D’un point de vue évolutif, les Eucaryotes sont plus proches des Archéobactéries que des Eubactéries 9 Les Protistes « Regroupement » d’organismes eucaryotes qui présentent une grande diversité anatomique et physiologique 10 Les Protistes…un groupe polyphylétique 11 http://tolweb.org/tree/phylogeny.html Formes et dimensions très variées des protistes ◼ La plupart sont unicellulaires  Eucaryotes possédant une cellule très spécialisée (comparativement aux procaryotes)  Microscopiques (>>0.5 um)  Parfois regroupées en colonie ◼ Certains sont pluricellulaires  Macroscopiques (jusqu’à 60 m !) 12 Métabolismes et reproduction très variés  Source d’énergie et de carbone ◼ Photoautotrophes Algues: organismes photosynthétiques ◼ Chimiohétérotrophes (ingèrent des particules alimentaires ou absorbent des molécules organiques) Protozoaires: organismes mobiles hétérotrophes Mycétozoaires: organismes décomposeurs ◼ Mixotrophes (photoautotrophes et chimiohétérotrophes) 13 Habitats très variés Milieux aquatiques ou humides ❑ Libre (ex.: plancton, matières en décomposition, terre humide …) ❑ Symbiontes dans les liquides d’organismes ▪ Mutualistes ▪ Parasites 14  Classification des Protistes Selon vous, comment peut-on définir les « Protistes 15»? Classification des Protistes  Le groupe des Protistes regroupe les organismes eucaryotes qui n’appartiennent pas aux autres supergroupes d’eucaryotes (végétaux, animaux et mycètes).  Certains sont plus rapprochés évolutivement des Plantes ou des Animaux qu’ils ne sont proches de d’autres Protistes…  Les taxonomistes pensent actuellement que les protistes forment plusieurs clades distincts. 16 Clade- Euglénobiontes Ex. : Euglène. Sources d’énergie diversifiées (hétérotrophes, autotrophes, mixotrophes, parasites) Clade- Ciliés Ex. : Paramécie. Recouverts d’une multitude de cils. Deux noyaux, un macro et un micro Clade- Dinophytes Ex.: Alexandrium tamarense Phytoplancton Sécrètent des toxines Plaques internes de cellulose 18 Marées rouges causées par des Dinophytes Alexandrium tamarense 19 Clade- Diatomées Phytoplancton, algue unicellulaire photosynthétique Paroi rigide de silice 20  Clade- Phéophytes (Algues brunes) Bladder wrack (Fucus vesiculosus) Ex.: Macrocystis spp. (forêt de laminaires) Algues multicellulaires marines Crampon / Stipe / Fronde / Vésicules aérifères 21  Forêt de varech (Macrocystis) A B C 22 Clade- Rhodophytes (Algues rouges) Ex.: Porphyra umbilicalis (Nori) Algue pluricellulaire marine (la plupart) Eaux côtières chaudes des tropiques Pigment rouge : Phycoérithrine 23 Clade- Chlorophytes (Algues vertes) Ex.: Volvox Algue d’eau douce surtout Unicellulaires, coloniales ou multicellulaires Symbiotiques : Lichen Corail 24 Ulva lactuca (Laitue de mer) (M) Enteromorpha intestinalis (M) Spirogyra (C) Volvox (M) LM of volvox 25 Clade- Charophytes (Algues vertes) Proches parents des végétaux Chara sp. 26  Clade- Amibozoaires Groupes des Entamibes, Tubulinés et Mycétozoaires Hétérotrophes Pseudopodes en forme de lobe ou de tube Entamibes = parasites 27 http://www.keweenawalgae.mtu.edu/PROTOZOAN_PAGES/lobose_amoebas.htm Groupe des Mycétozoaires Décomposeurs Pigmentation jaune ou orange Agglomération de leur masse unicellulaire = Plasmode 28 Clade- Choanoflagellés Unicellulaires coloniaux Ressemblance avec choanocytes d’une éponge = parents des Animaux Propulsés par un flagelle postérieur 29 Choanoflagellés vs Choanocytes d’éponges 30  Download now Les Végétaux Eucaryotes Pluricellulaires Photoautotrophes 31 Caractéristiques générales des végétaux  Se distinguent des autres Eucaryotes par: Download now - la présence de chloroplastes (utilisation de la Chlorophylle pour la photosynthèse) - d’une paroi cellulosique - d’une réserve d’amidon Caractéristiques conservées des charophytes (un groupe d’algues vertes)  Regroupent les mousses, et aussi tous les végétaux formés de racines, tiges et 32 feuilles. La photosynthèse Q. Comment les cellules végétales se procurent-elles le glucose qui leur permet de fabriquer l’ATP?... Énergie des végétaux = SOLEIL Photoautotrophes: À partir de l’É solaire (+CO2, +H2O). formation des glucides par la photosynthèse Énergie lumineuse + 6 CO2 + 12 H20 6 O2 + C6H12O6 + 6H20 Q. Comment les cellules NON végétales se procurent-elles le glucose ? En se nourrissant directement de végétaux, d’animaux ou de matière en décomposition… C’est le cas des organismes chimiohétérotrophes. 33  Adaptations au milieu terrestre 1. Feuille  Organe spécialisé pour capter lumière et gaz et faire de la photosynthèse Chloroplaste 34  Adaptations au milieu terrestre 2. Cuticule cireuse  Couche protectrice contre microorganismes, UV et déshydratation 35  Adaptations au milieu terrestre 3. Stomate  Petit pore (ostiole) entouré de cellules stomatiques. Ouvert ou fermé. Permet de réguler l’absorption des gaz et réduire les pertes en eau. 36  Adaptations au milieu terrestre 4. Tige et racine ◼ Système caulinaire Sytème dans l’air. Porte les caulinaire feuilles et bourgeons. Contient les tissus conducteurs. ◼ Système racinaire dans le sol. Permet de Système s’ancrer et de mieux racinaire soutirer l’eau et les minéraux du sol 37 38  Adaptations au milieu terrestre 5. Tissus conducteurs Vascularisation  Xylème: Il transporte l’eau et les minéraux (sève brute) du sol vers les autres parties de la plante.  Phloème: Il transporte les sucres (sève élaborée) vers toutes les parties de la plante. Tissus conducteurs 39  Adaptations au milieu terrestre 6. Organes reproducteurs protégés  En milieu terrestre, les spores, les gamètes (cellules reproductrices) et l’embryon doivent être protégés de la déshydratation. Download now Grains de pollen de plusieurs espèces 40 Quatre événements marquants de l’évolution des végétaux  D’algue à plante… ◼ Passage au milieu terrestre ! ◼ Apparition des Invasculaires (ni racines, ni tiges, ni feuilles réelles, restreints à milieux humides)  Apparition des Vasculaires ◼ Tiges, feuilles racines ◼ Restreints à un milieu humide  Apparition des Vasculaires à graines nues ◼ Peuvent coloniser les endroits secs (pollen)  Apparition des Vasculaires à fleurs et à fruits ◼ Graines protégées 41 Embranchements de végétaux actuels 42  Download now Sous-règne des Invasculaires Les Bryophytes Download now Download now Download now Download now 43 Sous-règne des Invasculaires Les Bryophytes ◼ Plantes non vascularisées (pas de racine, pas de tissu conducteur);  Présence de rhizoïdes (longues cellules tubulaires) qui leur permettent de s’ancrer sur une surface. ◼ Dépendance à la présence d’humidité pour la reproduction; Spermatozoïde flagellé. ◼ Vont se reproduire à l’aide de spores (pas de graines). 44 Sous-règne des Vasculaires Particularités: ◼ Plantes de plus grandes tailles:  Réseau racinaire (souterrain)  Réseau caulinaire (aérien): permet la photosynthèse  Nécessite un matériel de soutien plus rigide: la lignine ◼ Plantes vascularisées:  Xylème: canaux qui transportent l’eau et les minéraux (sève brute) des racines vers les feuilles.  Phloème: canaux qui transportent les nutriments organiques (sève élaborée) des feuilles vers toutes les parties de la plante. ◼ Vraies feuilles 45  Download now Sous-règne des Vasculaire (suite) Les Ptérophytes (fougères et prêles) Download now Download now Download now 46 Sous-règne des Vasculaire (suite) Embranchement des Ptérophytes Sporanges Particularités de la reproduction: ◼ Dépendent encore de la présence d’humidité pour la reproduction sexuée; Spermatozoïde flagellé. ◼ Reproduction sexuée avec spores résistants racines Download now ◼ Absence de graines. 47 Sous-règne des Vasculaires (suite) Groupes des Spermatophytes Particularités: ◼ Présence de graines ◼ Apparition de la pollinisation; Spermatozoïde aérien. ◼ L’embryon s’implante lorsque les conditions sont bonnes embryon (ovule fécondé) + réserve de nourriture + enveloppe protectrice 48  Download now Sous-règne des Vasculaires (suite) Groupes des Spermatophytes Sous-groupe Gymnospermes Download now 49  Sous-règne des Vasculaires (suite) Groupes des Spermatophytes Sous-groupe Gymnospermes (graines nues) Particularités: ◼ Feuilles réduites (aiguilles) persistantes en hiver ◼ Portent des cônes mâles et femelles Cône: structure constituée d’écailles disposées en spirale autour d’un axe ◼ Cône mâle: contient grains de pollen / spermatozoïdes aériens ◼ Cône femelle: Contient l’ovule qui lorsque fécondé donnera la graine. 50 Cône mâle et femelle d’un conifère Sous-règne des Vasculaires (suite) Groupes des Spermatophytes Sous-groupe Angiospermes (Plantes à fleurs) Particularités: ◼ Fleurs regroupent les organes reproducteurs et favorisent la pollinisation. ◼ La fécondation donne des Fruits favorisant la dispersion des graines. ◼ Spermatozoïdes produits à l’intérieur du grain de pollen et sont transportés de l’étamine au carpelle par le vent, l’eau ou les animaux. 51 Relation entre la fleur et le fruit L’ovule devient la graine… L’ovaire devient un fruit… 52 Les Eumycètes Nombre d’espèces estimé: 1.5 M Nombre d’espèces décrites: 200 000 à 300 000 Même s’ils ont longtemps été considérés comme des végétaux, évolutivement, ils sont plus proches des animaux…  Caractéristiques des Eumycètes ❑ Eucaryotes décomposeurs chimiohétérotrophes (pas de photosynthèse). ❑ Majoritairement pluricellulaires ❑ L’ancêtre des eumycètes était un protiste aquatique, unicellulaire et flagellé ❑ Paroi cellulaire faite de chitine ❑ 3 groupes fonctionnelles : levures, moisissures, champignons 54 Anatomie des Eumycètes Constitués de petits filaments cylindriques ramifiés : les hyphes. Les hyphes font de 2 à 10 µm de diamètre http://footage.framepool.com/fr/shot/136856361-hyfe- http://www.youtube.com/watch?v=GmHb7aTtTCk 55 champignon-plante-objets-transparents-croissance  Structure d’un Eumycète pluricellulaire  Forme ◼ Partie végétative Mycélium:  Ensemble de filaments ramifiés souterrain (= hyphes) Chapeau  S’étend autour de la source de nourriture  Nourrit le champignon Pied ◼ Partie reproductrice Carpophore:  Ensemble d’hyphes très dense qui forment la fructification (« champignon »)  Produit les spores (reproduction) 56 Rôles écologiques 1. Saprophytes: Décomposeurs. Se nourrissent de matière en décomposition. Importants pour les cycles biogéochimiques. 2. Parasites: Nutriments soutirés de matière vivante, peuvent être pathogènes 3. Symbiontes: Échange de nutriments et/ou services avec un autre organisme. A. Mycorhizes: Plante + mycète (90% des plantes auraient une association avec un mycète) B. Lichen: est un mycète en symbiose avec une algue verte ou une cyanobactérie 57 Les Animaux  Choanoflagellés actuels Protistes qui seraient les proches parents de l’ancêtre des premiers animaux… Salpingoeca sp. 59  Reproduction sexuée Les animaux Selon vous, quelles sont les caractéristiques communes à tous les animaux? Stade embryonnaire Hétérotrophes aérobies Organes Eucaryotes Pluricellulaire 60 Mobiles durant au moins un stade de leur vie  ❑ 36 Embranchements Les Animaux vertébrés ❑ Plus de 1,5 millions d’espèces dont 95% sont des et invertébrés invertébrés ! 61 Grande diversité des animaux 62  Les grands groupes d’Invertébrés 35 embranchements sur 36!  Les Porifères (éponges) Les Cnidaires ▪ Évolutivement près des ▪ Presque toutes marines choanoflagellés (Protiste) (coraux, méduses, hydres, ▪ Fonctionnement colonial anémones) ▪ Système nerveux développé ▪ Tentacules recouverts de cnidocytes ▪ Squelette hydrostatique Les Plathelminthes (vers plats) Les Mollusques ▪ Tête et queue (système ▪ Corps mou mais certaines nerveux centralisé à l’avant = sécrètent une coquille de céphalisation) calcaire ▪ Système digestif ramifié (pas ▪ Pied, masse viscérale et d’anus) manteau ▪ Ocelles (captent lumière) ▪ Plusieurs systèmes primitif (respiratoire, circulatoire, digestif, reproducteur, excréteur, etc.) Plathelminthes Escargots Calmars Pieuvre Palourde Les Annélides (vers annelés) Les Nématodes (vers ronds) ▪ Corps séparé en segments ▪ Colonise tous les écosystèmes répétitifs ▪ Très souvent parasites ▪ Squelette hydrostatique ▪ 1 mm à 1 m de long ▪ Tête avec organes des sens.  Limule Les Arthropodes Insectes  Insectes, crustacés, araignées  Systèmes développés  Exosquelette de chitine ou calcaire Centipèdes  Appendices articulés et segments (tête, thorax, Millipèdes Homard abdomen) Araignée Crevette Morphologie (insectesjardins.com)  Les Échinodermes  Marins benthiques (fond)  Étoiles et concombres de mer, ophiures, oursins, etc.  Caractéristiques évolutives communes avec les cordés  Symétrie bilatérale à l’état larvaire. Radiaire à l’âge adulte  Petits organes locomoteurs: podias. Les vertébrés 69 Phylogénie des cordés 70 Évolution des cordés vers les vertébrés ❑ Les cordés possèdent une notocorde et un tube neural ❑ Les vertébrés sont des cordés pourvus d’innovation (crâne + colonne vertébrale formée de vertèbres). La notocorde élément des disques intervertébraux Le tube neural système nerveux central (cerveau et moelle épinière). 71 Évolution des vertébrés vers les Sarcoptérygiens ❑ Les premiers « Vertébrés » sans mâchoires avaient des nageoires et une queue pour pourchasser leurs proies. ❑ Évolution vers les vertébrés à mâchoire ❑ Évolution vers les nageoires solides lobées (Sarcoptérygiens) Coelacanthe 72 Évolution des Sarcoptérygiens vers la marche…les Tétrapodes  Évolution vers les tétrapodes. Des membres avec poignet et doigts et bien adaptés à la terre ferme. Parmi les premiers tétrapodes, il y a le grand groupe d’amphibiens.  Innovations → côtes, cou, épaules, bassin rigide (les os pelviens soudés ensemble et à la colonne vertébrale pour transmettre la force et les mvts des pattes au corps). Crâne aplati et yeux surplombant le crâne 73 Tiktaalik roseae = entre un poisson et un tétrapode… Tétrapodes 74 Tiktaalik roseae 75 Évolution des Tétrapodes vers un ancêtre amniote  Certains amphibiens sont devenus amniotes (ancêtre des reptiles et des mammifères).  Œufs amniotiques : 4 membranes extra-embryonnaires + coquille rigide pour plusieurs reptiles et certains mammifères (gardant l’humidité) → reproduction en milieu terrestre 76 L’amniote 77 78  Évolution d’un ancêtre amniote vers les reptiles ❑ Peau maintenant recouverte d’écailles de kératine ❑ Protection contre la déshydratation ❑ Par contre les écailles empêchent les reptiles de respirer par la peau comme pouvaient le faire les amphibiens (même s’ils ont des poumons) : système respiratoire plus efficace 79 Évolution des reptiles vers les oiseaux ❑ Ancêtre reptilien → un oiseau (Archaeopteryx) ❑ Présence de plumes, dents et griffes sur ailes ❑ Les plumes seraient apparues avant le «vol». Usages possibles: camouflage, isolant et mise en valeur pour l’accouplement. 80  Évolution des reptiles vers les mammifères  Les mammifères sont des amniotes Fichier:Megazostrodon.jpg recouverts de poils et produisant du lait.  Petits, poilus et ils pondaient des œufs (comme les ornithorynques). Ils allaitaient leurs petits.  Après la disparition des dinosaures et des Reconstruction d’un Megasostrodon grands reptiles marins: ▪ Mammifères ont beaucoup évolué (grands mammifères, des mammifères volants et marins) 81  Les mammifères o Les monotrèmes : ▪ Pondent des œufs (ovipares) ▪ Produisent du lait, mais pas de mamelons (glandes seulement) ▪ Ornithorynque et 4 sp.d’échidnés o Les marsupiaux : ▪ Vivipares ▪ Portent leurs petits dans une poche ventrale (après une courte gestation interne) ▪ Mamelons et lait ▪ Ex. Kangourou, Koala, Opossums o Les mammifères placentaires vivipares (Euthériens) : ▪ Placenta complexe et longue gestation ▪ Développement complet dans l’utérus ▪ Mamelons et lait 82