VIV - BOTANIQUE Intro Generale PDF

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Summary

Introduct- Existence de différentes strates (Arbres, arbustes, herbes, …)
- Existence de différents organismes au sein d’une même strate (Champignons, mousses, fougères, …)
- Existence de différents modes de reproduction (Sporanges, cônes, fleurs, fruits, …)
Ces différentes observations...

Description

VIV - BOTA Introduction : Les végétaux sont définis comme les descendants d’organismes chlorophylliens qui se nourrissent grâce à la photosynthèse pour assurer leur croissance et le maintient de l’organisme. ! Ces végétaux sont des producteurs primaires de matière organiques (biomasse). ! Le premier interêt aux plantes s’est fait concernant leur comestibilité ainsi que leur usage à l’exemple des soins (plantes médicinales)! Le métabolisme très développé de certaines plantes résulte du fait que les végétaux doivent s’adapter au milieu dans lequel ils sont. ! Sortie en forêt : observation de la biodiversité. ! - Existence de différentes strates (Arbres, arbustes, herbes, …)! - Existence de différents organismes au sein d’une même strate (Champignons, mousses, fougères, …)! - Existence de différents modes de reproduction (Sporanges, cônes, fleurs, fruits, …)! Ces différentes observations amène a de nombreuses questions telles que :! - Comment définir les végétaux ?! - Quels caractères communs ? Quels caractères les distinguent ?! - Qui est le plus proche de qui ? Comment les distinguer ?! - Quels caractères sont informatifs pour comprendre le sens de l’évolution ?! A- Les végétaux ou plantes sont des Eucaryotes : L’origine de la cellule eucaryote provient de la théorie de l’endosymbiose des mitochondries.!

Noyau

Il y a 2 milliards d’années, une cellule endocyte une bactérie, amenant à la formation d’une cellule eucaryote.! B- Les plantes (lignée verte + lignée brune eucaryotes) : L’origine de la lignée verte provient de la théorie de l’endosymbiose primaire des chloroplastes. ! Il y a 1 milliard d’année, une cellule eucaryote endocyte une cyanobactérie amenant à la formation de chloroplastes. ! La lignée verte s’est diversifiée en 3 lignées :! - Les algues bleues! - Les algues rouges! - Les algues vertes + plantes terrestres. !

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L’origine de la lignée brune provient de la théorie de l’endosymbiose secondaire des chloroplastes par incorporation d’une algue entière de la lignée verte. ! C- Les premiers organismes «!végétaux!» sont des algues : Pour les systématiciens, les algues constituent un groupe artificiel (polyphylétique = plusieurs origines) ! I- Les algues : A- Définition traditionnelle : Les algues sont des organismes uni ou pluricellulaire. ! Ils sont inféodés aux zones humides, marines, ou dulçaquicoles (eaux douces) ! Ils sont généralement photosynthétiques et possédant de la chlorophylle a! Elles sont caractérisée par un appareil végétatif peu différencié, appelé le Thalle.! B- La classification des algues : Elle est essentiellement basée sur :! - L’ultra-structure des plantes : nombre de membranes et groupements des thylacoïdes! - La présence de pigment tels que :! • Les pigments chlorophyllien : chlorophylles a,b et c! • Les pigments surnuméraires : phycobilines (phycoerythrines et phycocyanines) ! • Les carotènes et caroténoïdes (ex: Xantophylles)! - La présence ou l’absence de flagelle(s) mais aussi leur nombre et leur structure !

Les phycobilines ont la particularité d'être liées par covalence à des protéines solubles dans l'eau appelées phycobiliprotéines. Elles récupèrent de l'énergie lumineuse qu'elles transfèrent ensuite aux chlorophylles pour accroître le rendement de la photosynthèse.

La phycoérythrine est une phycobiliprotéine. C'est un pigment rouge que l'on trouve chez certaines cyanobactéries, la plupart des algues rouges et certains cryptophytes. C'est aussi un pigment assimilateur qui absorbe la lumière verte et bleue (principalement entre 450 et 550nm)

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La phycocyanine absorbe les lumières orange et rouge, dans des longueurs d'onde plutôt proches de 600 nm.! Les phycocyanines peuvent se trouver dans les Cyanobactéries (appelées auparavant "algues bleu-vert") et les algues rouges.

! Toutes les phycobiliprotéines sont solubles dans l'eau et ne peuvent donc exister à l'intérieur d'une membrane, contrairement aux complexes protéines-pigments des végétaux supérieurs, (porteurs de caroténoïdes, et de chlorophylles), mais peuvent s'agréger pour former des complexes collecteurs de lumière, nommés phycobilisomes, qui adhèrent à la membrane thylakoïdale.

Rmq: d’autres caractères sont pris en compte dans la classification des algues tels que la morphologie du thalle, les types de réserve et leur localisation, et le cycle de reproduction sexuée. ! B.1- L’ultra-structure des plastes : Chez tous les organismes de la lignée verte, les plastes sont à deux membranes, ce qui provient de l’endosymbiose primaire.! La première vient de l’endosymbiose de la Glocophyta.! La deuxième vient de l’endosymbiose de la Rodophyta.! Chez les glaucophytes : ! - 2 membranes (double membrane)! - Thylacoides granuleux et périphériques,! - Entre les deux membranes, on peut chez certaines espèces observer la paroi muréique.! Chez les rhodobiontes :! - Double membrane! - Thylacoïdes granuleux envahissant le stroma.! Les chlorobiontes possèdent une double membrane et présentent des thylacoïdes lisses groupés par paquets, mais ne produisent pas de phycobilines (pigments).!

La lignée brune présente des plastes à 4 membranes résultant de l’endosymbiose secondaire et des thylacoïdes lisses qui envahissent le stroma, regroupés par paquets. !

VIV - BOTA B.2- Les pigments chlorophylliens : La chlorophylle a est commune à tous les végétaux.!

Chlorophylle : porphyrine hydrophylle, à 4 noyaux pyroliques en chaine fermé, centrée sur un atome de magnésium et un alcool à longue chaine, le phytol hydrophobe.

Chlorophylle a

Cyanobactérie Glaucophytes

Chla, (chlb, c?) Phycocyanine phycoérythrine

PC Chla caroténoïdes

Rhodophytes

Ulvophytes

PE PC Chla

Chl a Chl b caroténoïdes

Haptophytes

Chl a Chl c caroténoïdes

PC et PE = chromoprotéines à 4 noyaux pyroliques en chaine ouverte

Le terme de caroténoïde regroupe les molécules des familles des carotènes et des xanthophylles. Les caroténoïdes sont des pigments plutôt orange et jaunes répandus chez de très nombreux organismes vivants.

VIV - BOTA B.3- La morphologie des algues : Les algues ne possèdent pas de tissus ni d’organes vrais : ! C’ets à dire qu’ils n’ont :! - Ni de vraies racines! - Ni de tige! - Ni de feuilles! - Ni vaisseaux! Elles sont composées d’un thalle qui est un appareil végétatif simple. ! Elles font donc parties des THALLOPHYTES! Il existe différents types de thalle :! B.3-1- Les algues unicellulaires : Elles peuvent être :! - non mobiles (pas de flagelle) telles que les coccoïdes (ex: Chlorella)! - mobiles (présence de flagelles) telles que les monadoïdes (ex: Chlamydomonas)!

Chlorella

Chlamydomonas

Elles vivent en colonies, ce sont des cellules groupés dans un mucilage, issue d’une cellule mère (colonie=clone).! Ces colonies peuvent avoir un nombre indéterminé de cellules mais peuvent aussi avoir un nombre de cellule déterminé génétiquement = coenobes (Agglomérat de cellules flagellées, gardant l'organisation d'un flagellé unicellulaire).! Ex: Volvox!

vox

VIV - BOTA B.3-2- Les algues pluricellulaires : On peut observer des thalles pluricellulaires, ils peuvent être de différentes formes :!

- Thalle filamenteux (un seul file de celulle (ex: spyrogyra)! - Thalle tubulaire (filament associé formant un tube creux) (ex: enteromorpha)! - Thalle foliacé ou en lame (juxtaposition de filaments pour former une lame repliée sur ellemême. (ex: ulva lactuca, thalle formé de 2 couches de cellules)!

- Thalle à cladome : comprenant un axe dréssé à ramification dichotomique!

ex : Spirogyra

x. ex : Enteromorpha

Ulva lactuca

Dictyota

On peut également utiliser d’autres caractères afin de différencier les algues tels que les organes de fixation des algues :! - Crampon (haptères : grandes algues brunes)! - Ventouses! - Disques! - Rhizoïdes (cellules allongées) !

VIV - BOTA II- La lignée brune :

Straménopiles Groupe monophylét (ancêtre comm

Endosymbioses IIres des chloroplastes

Haptophytes

Groupes frères

C’est un groupe monophylétique qui résulte de l’endosymbiose secondaire d’une algue rouge.! ! La lignée brune est de l’ordre de 100 000 espèces ! Elle comprend les staménopiles et les haptophytes (50 espèces)! Les organismes de la lignée brune ne sont que des algues.!

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On les caractérise par :! - Des plastes à 4 membranes! - Un réticulum périplastidial entre les deux membranes du plaste et les deux membranes externes (endosymbiose secondaire))! - Des pigments photosynthétiques tels que les chlorophylles a et c ainsi que les caroténoïdes.!

A- Les haptophytes : Ce sont des organismes unicellulaires, biflagellés ou non flagellés, ou vivant en colonies. ! Ils constituent la majeure partie du nanoplancton photosynthétique marin. ! Ils présentent les chlorophylles a et c ainsi que des caroténoides (fucoxanthines)! Ils présentent également des coccolithes (écailles organiques ou calcaires se situant dans le cytoplasme ou bien extracellulaires) !

La fucoxanthine est un pigment caroténoïde donnant leur couleur brune à de nombreuses algues.

VIV - BOTA Coccolithe intracellulaire

Coccolithe extracellulaire

Ces organismes étaient abondants au crétacé, comme le montre les falaise crayeuses (ex: falaises de Normandie)!

Haptophytes

Emiliana huxleyi

Chez les algues brunes, les 2 unités de l’unité de la rubisco sont codés dans le chloroplaste. !

Le pyrénoïde est une structure cellulaire interne aux plastes de certaines lignées végétales, qui concentre les enzymes responsables de la photosynthèse, notamment la RubisCO (qui fixe le dioxyde de carbone) et l'anhydrase carbonique (qui concentre le dioxyde de carbone à proximité de la RubisCO).

Amidon dans le cytoplasme

Pyrénoïde (rubisco = rbcL = ribulose 1,5 bisphosphate carboxylase )

B- Les straménopiles : Généralement unicellulaires, ou macroalgues, ils sont en majorité photosynthétique. ! Ils se développent dans les eaux douces, marines et saumâtres.! Ils constituent une part importante de la biomasse puisqu’ils présentent de nombreuses espèces phyto-planctoniques comme :!

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VIV - BOTA Les diatomées (ex: Navicula), caractérisées par :! - Une enveloppe bivalve silicieuse (ou frustule)! - Une reproduction végétative! - La famille des bacillariophycées (250 genres, 11 000 espèces environ)! Les phéophycées caractérisées par :! - Leur taille : grandes ou macroalgues (algues brunes)(ex: Laminaria, sargassum, Ascophylum nudosum)! - Groupe très homogène (265 genres, 2000 espèces)! $ Elles présentent une grande ressemblance morphologique avec les végétaux terrestres résultant d’une évolution parallèle mais sont bien différentes.! La stipe est différente de la tige.! Les crampons sont différents des racines.! La lame découpée et ramifiée est différente d’une tige feuillée.!

Ex: Laminaire, Sargasse

Lame découpée Stipe Crampons 34

Chrysophaella

Les Chryophycées (ou algues dorées) :!

-Environ 1000 espèces! -Elles sont microscopiques, unicellulaires, solitaires ou coloniales. ! -Une grande majorité est dulçaquicole, souvent dans les eaux polluées.! -Elles sont responsables des odeurs des eaux de consommation. ! -Elles présentent une richesse en lipides, et sont une source importante de pétrole dans les sédiments. ! !

Les Xanthophycées : ! - 90 genres, 600 espèces! - Elles sont unicellulaires, coloniales et filamenteuses (ex: Vaucheria).!

es)

VIV - BOTA III- La lignée verte : C’est un groupe monophylétique d’organismes uni ou pluricellulaires issus de la première endosymbiose chloroplastique. ! A- Les glaucophytes : Ce sont des algues unicellulaires biflagellées, rares, des eaux douces , acides et froides. ! Il en existe seulement 13 espèces recensées. ! Ex: Glaucocystis.

Ils présentent des caractères chloroplastiques ancestraux maintenus, tels que :!

- Les tylacoides périphériques, équidistants, granuleux (avec phycobilisomes) ! - Chlorophylle a + Phycocyanine + Caroténoides !

PC Chla caroténoïdes

* Paroi de peptidoglycanes = paroi muréique Le génome chloroplastique est circulaire, l’ADNcp (ADN constituant le génome des chloroplastes) est circulaire codant les 2 sous-unités de la Rubisco (elle permet la fixation du dioxyde de carbone dans la biomasse végétale).! INSERER SCHEMA! Ces caractères évoluent cependant chez les métabiontes ! B- Les métabiontes : Ce sont des organismes uni ou pluricellulaires. ! Les chloroplastes sont caractérisés par : ! - Une enveloppe plastidiale double : ! • Membrane interne = membrane de la cyanobactérie! • Membrane externe = membrane cytoplasmique de séquestration! Perte de la paroi de peptidoglycane!

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