II - Apparition des eucaryotes - les endosymbioses

ECOLOGIE EVOLUTION ADAPTATION
DIVERSITE DU VIVANT
APPARITION DES EUCARYOTES
LES ENDOSYMBIOSES
INTR ODUCTION
QUAND ?
Quand peut-on dater l’apparition des eucaryotes sur notre ficelle du temps ?
Les premiers indices des eucaryotes sont des indices chimiques datant de 2,7Ga : des stéranes, constituants de
la paroi des eucaryotes. Les premiers fossiles d’eucaryotes unicellulaires datent de 2Ga.
COMMENT ?
Plusieurs hypothèses ont été formulées :
• La thèse du français Forterre est que les procaryotes descendent des eucaryotes
• En 1970, plusieurs hypothèses ont été formulées, concernant la structure.
o Invaginations
Par des mouvements membranaires, on peut créer des invaginations et modifier une bactérie
pour entourer le noyau d’une double membrane.
o Evaginations
Egalement par des mouvements membranaires, la cellule va former des pustules dans
l’espace extracellulaire qui vont se rejoindre de façon à délimiter au centre le noyau.
• L’endosymbiose a été la solution (Lynn Margulis 1970)
LES MITOC HONDRI ES
Elles sont un organite présent chez tous les eucaryotes. C’est un organite qui nous permet de vivre en milieu
oxygéné. Sans quelques rares exceptions, tous les eucaryotes en ont besoin. On peut donc très bien sans
grande erreur penser que les mitochondries étaient parmi les premières ou secondes endosymbioses. Celle-ci
est réellement prouvée et établie, par de multiples arguments. On aurait aussi pu parler de l’endosymbiose qui
aurait conduit à la formation du noyau en premier lieu, mais le fait est que l’endosymbiose du noyau est un peu
moins bien prouvée. On va donc commencer par la mitochondrie.

QUAND ?
Cette endosymbiose à pu commencer quand, il y a 2,7Ga, on a trouvé en Australie des roches carbonatées qui
contenaient des molécules que seuls des eucaryotes peuvent synthétiser stéranes et cholestanes). Ce sont
donc des bioindicateurs chimiques des eucaryotes. C’est tout ce qu’on sait. Car les premiers fossiles supposés
des eucaryotes sont datés de 2,2 à 2Ga. Il a y donc un laps de temps important entre les traces chimiques et
fossiles.
SCENARIO N°1
En surface se trouvaient beaucoup de cyanobactéries larguant de l’oxygène. A côté, des bactéries
« champignon » originairement se nourrissant de matière organique en solution commencent à couler et
arrivant sur un substrat de substances organiques.

Le problème est que toutes les bactéries ont une carapace. Incidemment, cette bactérie perd sa paroi pour
accéder à plus de substrat jusqu’à épuiser le substrat en dessous d’elle et se nourrir à nouveau de composés
organiques en solution.
Par sélection naturelle, la bactérie obtient la capacité de reptation.
Puis, toujours par sélection naturelle, celle-ci remarque qu’en englobant la matière de façon sphérique, la
surface de contact est démultipliée grâce à cette vacuole de phagocytose, améliorant grandement les
capacités d’alimentation.

Les bactéries deviennent ensuite charognardes, jusqu’à essayer de phagocyter une bactérie vivant en milieu
oxygéné et l’intégrer par lyse de sa paroi. C’est l’endosymbiose mitochondriale. On a retrouvé de l’ADN
bactérien dans les mitochondries.
PREUVES
• C’est un russe qui le premier à suggéré la présence d’endosymbiose. C’est le premier à avoir remarqué
que les mitochondries avaient la taille de bactéries.
• Quand on a pu regarder les mitochondries au MEB, on a remarqué qu’elles sont toutes formées de
deux parois : une lisse externe et une festonnée interne.

• Les mitochondries se trouvent dans tous les phylums d’eucaryotes, à quelques rares exceptions près
dans certaines lignées de parasites. On a constaté que dans le noyau de ceux-ci se trouve de l’ADN
mitochondrial, ils ont donc perdu leur mitochondrie par parasitisme.
• Les mitochondries de divisent par scissiparité indépendamment du noyau, comme des bactéries.
• Lorsqu’on arrive à éliminer les mitochondries, la cellule est incapable de les régénérer. Elle doit se
transmettre sans arrêt le symbiote.
• Dans la mitochondrie, on trouve de l’ADN. Celui-ci est le reste de la bactérie initiale, car il est de type
bactérie (type circulaire), mais il est représenté par 10 fois moins de gènes que dans une bactérie
commune. L’ADN inutile au parasitisme est supprimé, ou transféré à l’ADN de l’hôte. Néanmoins, elle
conserve les informations de respiration et de division.
• Le séquençage de l’ADN et l’ARN ribosomal met en avant une relation très étroite entre celui-ci et
l’ARN ribosomal des bactéries.
Les hypothèses restantes concernent le scénario, mais très vraisemblablement il est correct.
SCENARIO N°2 : LE RECYCLEUR DE DECHETS