L`ARBRE PHYLOGENIQUE

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L’ARBRE PHYLOGENIQUE
Où commence la vie ?
A priori, ce n’est pas très compliqué : la vie a commencé par une bactérie. La plus simple possible. A partir de
cette cellule originelle, la théorie de l’évolution permet d’expliquer de manière plausible l’apparition de toute la
biosphère actuelle : que demande le peuple ?
En raccourci voilà comment cela s’est passé :
- C’est le début, le premier élément vivant apparaît
- Il engendre 3 types de cellules
- L’une d’entre elles, l’eucaryote, donne naissance aux champignons, aux végétaux et aux animaux
Et voilà les 5 règnes de la taxonomie moderne.
Cette belle affirmation – « la vie a commencé par une bactérie » - souffre
d’un problème de taille. En effet, une bactérie n’est simple qu’en
apparence : sans entrer dans les détails, chaque cellule, si primitive soit-
elle, est déjà une incroyable usine chimique, capable de se dupliquer, de se
nourrir, de se déplacer… où s’activent une foule d’enzymes, d’acides
nucléiques et de protéines. En termes d’organisation et de complexité, une
bactérie peut être comparée à un aéroport, voire, selon certains biologistes,
à l’ensemble d’une grande ville.
La vie n’a donc pas pu apparaître spontanément sous la forme d’une
bactérie. Il y a forcément eu plus simple. Mais, là encore, le problème est de
taille : il ne s’agit ni plus ni moins que du dilemme de la poule et de l’œuf…
transposé au niveau moléculaire.
LUCA
Pour la première fois, en 1997, des scientifiques venant d'horizons différents se sont réunis
pour réfléchir sur la nature du dernier ancêtre commun à tous les êtres vivants actuels. Il a été
baptisé LUCA qui est l’abréviation de Last Universal Common Ancestor. D'autres termes
avaient déjà eu cours. Carl Woese, le créateur du concept d'archéobactéries avait proposé
« progenote » ; « cenancestor », de la racine grecque cen (commun) avait également été utilisé.
Il s’avère que LUCA est le nom le plus médiatique car le résumé de la trajectoire de l'évolution
du vivant va de LUCA à LUCY. Il définit une entité sympathique, c'est lui qui a ensemencé
notre planète, nous sommes tous ses descendants. LUCY
Les premiers résultats suggèrent un degré de complexité inattendu chez LUCA. Celui-ci aurait sans doute déjà
possédé plusieurs milliers de gènes (donc des protéines différentes). Il semble que tous les grands systèmes qui
permettent le maintien et l'expression du matériel génétique étaient déjà présents, ainsi que de nombreuses
capacités métaboliques. Un des chercheurs avança l'idée iconoclaste selon laquelle les mécanismes moléculaires
de la respiration de l'oxygène étaient déjà présents chez lui, en dépit d'un environnement en apparence dépourvu
d'oxygène !
Si la première réaction chimique de l’histoire de la vie reste très mal connue, on peut au moins affirmer avec
certitude qu’il s’agit d’une réaction réussie. Sans ce premier événement physico-chimique, nous n’aurions jamais
pu voir le jour…
Les types de cellules
LUCA a évolué en ayant pour « descendance » deux types de cellules :
• Les procaryotes
Ce terme vient du grec pro (avant) et caryon (noyau). Les procaryotes forment un taxon regroupant des êtres
vivants dont les cellules ont la structure procaryote. Ces organismes possèdent des enzymes localisés dans la
paroi cellulaire et se multiplient par scissiparité (division asexuée). L'étude des procaryotes est en fait celle des
bactéries. Elle s'est surtout développée au 19ème siècle avec les travaux de Louis Pasteur en France et de Robert
Koch en Allemagne. Le terme « procaryote » trouve toute sa signification dans les années 1950, lorsque le
microscope électronique montre l'absence de noyau vrai dans la cellule.
Cette cellule est formée en général :
o d’une membrane cellulaire
o la membrane plasmique enferme
o un nucléide
o et des ribosomes
o des flagelles permettent à la cellule de se déplacer
o sur la membrane cellulaire sont fixées des fimbries qui ont des
fonctions particulières Cellule procaryote
Les premiers procaryotes étaient peut-être déjà présents lors de l'Éoarchéen, soit il y a plus de 3.600 Ma. Ils
semblent donc être les descendants directs de LUCA.

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Depuis 1977, grâce aux travaux de Carl Woese, ce taxon est scindé en eubactéries et archéobactéries.
9 Les eubactéries
Il y en a des milliards d’espèces. Elles occupent la plupart des milieux, et
constituent certainement en nombre de cellules, et peut-être en masse, la
plus grande partie du vivant. Elles remplissent des fonctions
fondamentales dans l'écosystème terrestre, comme par exemple dans le
cycle de l'azote ou du soufre. Quand l'on considère que les mitochondries
et les chloroplastes sont des eubactéries symbiotiques, cela inclut aussi la
photosynthèse et le métabolisme de l'oxygène (les eubactéries sont à
l'origine de tout l'oxygène de l'atmosphère), et elles sont donc la porte
d'entrée de toute l'énergie qui fait marcher le vivant. Elles jouent aussi un
rôle prépondérant dans le recyclage des déchets organiques. Elles étaient
là avant nous car les plus anciens fossiles connus, les stromatolites
(roches), sont d'origine bactérienne et sont datés de 3,5 milliards
d'années. En toute certitude, elles seront également là après nous.
Stromatolites
Quelques photographies d’eubactéries
9 Les archéobactéries
Ce sont essentiellement des bactéries extrêmophiles qui vivent dans des milieux hostiles à la vie. Nous
distinguons :
o les thermophiles qui vivent soit dans les eaux chaudes, soit sur les roches des volcans
o les halophiles qui vivent dans des environnements salins qui excluent toute autre forme de vie,
Souces chaudes du Yellowstone Volcan sous-marin Désert de l’Acatama
o les méthanogènes qui, comme leur nom l'indique, produisent du méthane en réduisant le CO2 à partir de
l'hydrogène moléculaire. Avec l'évolution, ces bactéries ont pu coloniser des milieux de moins en moins
chauds. On les retrouve actuellement dans les marais ou comme bactéries symbiotiques dans le tube
digestif de certains animaux tels les ruminants ou les termites. Ce sont des bactéries anaérobies strictes
et sont donc très sensibles à la moindre présence d'oxygène.
La différence entre les archéobactéries et les eubactéries est d’ordre chimique. C’est tellement complexe mais
intéressant que cela pourrait faire l’objet d’un exposé.
Ce sont certainement ces cellules qui se rapprochent le plus de LUCA. Les scientifiques admettent qu’elles
existent vraisemblablement sur les planètes Vénus, Jupiter et sur la lune Io de Jupiter.

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• Les eucaryotes
Ce terme vient du grec eu (vrai) et karuon (noyau), c’est donc une cellule avec un vrai noyau. En fait il existe deux
cellules eucaryotes, l’animale et la végétale.
Elles possèdent :
o un noyau qui a deux fonctions principales : contrôler les réactions chimiques du cytoplasme et stocker les
informations nécessaires à la division cellulaire. Il a un diamètre variant de 10 à 20 microns, ce qui fait de lui
le plus grand des organites. Il est composé :
- d’une membrane formant enveloppe
- de la chromatine qui est la substance caractéristique du noyau et l’élément principal des chromosomes
- du nucléole qui contient les segments d’ADN
o un réticulum lisse qui participe à la synthèse des lipides et joue un rôle important dans le métabolisme des
glucides
o des réticulums rugueux qui assemblent et transportent les protéines aux membranes
o des centrioles qui interviennent dans la division cellulaire. Ils seraient également à la base de la commu-
nication cellulaire en se comportant un peu comme un œil
o un appareil de Golgi qui est le lieu ou certaines protéines sont modifiées
o des vésicules sécrétrices qui assurent le transport des molécules à l’intérieur de la cellule
o des mitocondries qui sont le poumon de la cellule. Elles convertissent l’énergie des molécules organiques
issues de la digestion en énergie directement utilisable par la cellule
o du cytoplasme qui est un milieu plus ou moins homogène, le cytosol, dans lequel baignent ces organites
o une ou des vacuoles. Chez les végétaux elle représente une gra de partie du volume cellulaire. Son contenu est
essentiellement constitué de solutions parfois cristallisées (saccharose chez les betteraves ou la canne à
sucre). Elle joue un rôle primordial dans la croissance de la cellule. Chez les animaux elle s’unit aux lysosomes
et, après digestion, s’ouvre vers l’extérieur pour rejeter les éléments non digérés.
o uniquement dans les cellules végétales, des chloroplastes qui sont le siège de la photosynthèse
o uniquement dans les cellules animales, un ou des flagelles
Cellule animale Cellule végétale
Classiquement, les eucaryotes étaient subdivisés en 4 règnes : Animalia, Fungi, Plantae et Protista. Si les trois
premiers pouvaient avoir une définition précise, il n'en était pas de même pour le règne des protistes qui
comprenait « tout ce qui n'était pas » animal, végétal ou champignon.
Au cours des dernières années les progrès en « systématique » permettent, bien que tout ne soit pas connu,
d'esquisser un nouvel arbre phylogénétique des eucaryotes. (cf :Classification phylogénétique du vivant paru aux
éditions Belin.)
Les règnes
• Les protistes
En systématique, selon la classification classique, le terme protiste du grec Protos (premier) désigne l'un des
règnes du vivant regroupant tous les êtres vivants mobiles et unicellulaires. Ils vivent en général dans le milieu
aquatique ou sont parasites. Leur nombre serait de plus de 200.000 espèces. Ils constituent une grande partie du
plancton.
Le règne des protistes se divise en deux parties : les protozoaires, à affinités animales et les protophytes, à
affinités végétales
3 Les protozoaires
L'apparente simplicité des protozoaires est trompeuse. En fait, leur cellule unique est plus complexe que la
cellule animale typique. Toutes les fonctions nécessaires à la vie sont remplies par cette cellule unique. Ce
sont les organelles de cette cellule qui remplissent le rôle des tissus et organes des animaux plus complexes.
Les protozoaires jouent un rôle écologique important dans les milieux aquatiques et les sols. Ceux qui font de
la photosynthèse fournissent évidemment le carburant aux niveaux trophiques plus élevés, cependant leur

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rôle principal est celui de décomposeurs : ils contribuent largement à retourner les éléments nutritifs vers les
producteurs primaires.
Les protozoaires parasites causent par contre de nombreux problèmes aux organismes qu'ils infectent. La
malaria, par exemple, est l'une des maladies les plus répandues dans le monde et affecte toujours des millions
d'êtres humains.
3 Les protophytes
Ce sont essentiellement les algues unicellulaires qui flottent sur l'eau, se déplacent au moyen de flagelles ou sont
immobiles et se fixent sur les fonds. Les protophytes peuvent vivre en colonies - leurs cellules sont regroupées à l'aide
d'une substance gélatineuse mais gardent leur indépendance. Ces colonies composent des structures plus ou moins
importantes, parfois visibles à l'œil nu. Dans leurs formes les plus évoluées, toutes les cellules de la colonie n'ont pas la
même fonction. Certaines atteignent une spécialisation précise, comme celles qui sont préposées à la reproduction et
assurent le développement de nouveaux individus.
Mais pour simplifier ce règne nos scientifiques n’ont rien trouvé de mieux que de découvrir que certaines formes
de protistes, surtout parmi les flagellés, peuvent se nourrir d'une façon ou d'une autre selon certaines conditions
en perdant ou acquérant des chloroplastes ; ils peuvent donc être à la fois animaux et végétaux. Rappelons que le
végétal crée lui-même sa nourriture par décomposition et que l’animal se nourrit par ingestion. Par ailleurs la
famille des myxomycètes est revendiquée par les mycologues qui étudient leurs curieuses fructifications aériennes
pédonculées. Cependant comme leur cycle comporte une longue phase amiboïde d’autres taxonomistes veulent
les garder parmi les protistes et les dénommer mycétozoaires. Enfin, parmi certains protophytes, la limite avec les
formes coloniales d'algues est indistincte et donc le règne protiste chevauche le règne végétal. En bref, il me
semble qu’on n’est sûr de rien dans ce règne.
• Les fongi ou mycota ou mycophytes ou mycètes
Ces quatre appellations concernent les champignons, la mycologie est la science qui les étudie. Environ 72 000
espèces de champignons ont été décrites à ce jour. Les mycètes sont apparus parallèlement aux algues.
Dépourvus de chlorophylle ils sont hétérotrophes, c'est à dire qu'ils ont besoin de consommer des matières
organiques en décomposition pour fabriquer leur énergie.
L'organisme fongique est dépourvu de tiges, de feuilles et de
racines. Il est formé d'un appareil végétatif appelé thalle, sans tissu
fonctionnel ni organes différenciés, constitué de cellules
végétatives allongées et cloisonnées nommées hyphes. Ces hyphes
s'associent le plus souvent en mycélium, sorte de feutrage difficile
à voir à l'œil nu et le plus souvent impossible à identifier en l'état.
Leur reproduction est très discrète et d'apparence capricieuse,
tantôt asexuée, tantôt sexuée, au moyen de cellules spéciales, les
spores. Le champignon ne produisant pas de fleurs, il ne peut

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donner un fruit, aussi l'appareil portant les spores et permettant la
reproduction est aujourd'hui désigné par « sporophore ». Chez les
champignons supérieurs, cet appareil, constitué d'un pied et d'un chapeau,
est particulièrement développé. Le reste du champignon, donc le mycélium
étant souterrain ou dans le cœur du bois ou de l' hôte animal et donc
invisible. Les champignons « inférieurs » peuvent aussi produire des
sporophores, mais ceux-ci demeurent microscopiques.
Hyphes du mycélium Spores Champignon supérieur (fam. Basidiomycota)
Quelques familles de champignons
Acomycota Basidiomycota Glomeromycota
Zygomycota Lichen
• Les végétaux
A la base de l’arbre phylogénique des végétaux (voir annexe 1) nous trouvons les phycophytes dont font partie les
champignons et les protophytes que nous venons de voir. A l’étage au-dessus se trouvent les charophytes. Ce sont
des « algues géantes » parmi lesquelles nous connaissons bien la chara qui peuple le fond de nos gravières ainsi
que la nitella. Puis suivent dans l’évolution et la complexité des cellules :
3 Les bryophytes
Ce sont les premiers végétaux
ayant colonisé la surface terrestre,
il y a des millions d'années. Peu
évolués, ils ne possèdent ni
racines, ni fleurs, ni vaisseaux
conducteurs de sève, et absorbent
donc l'eau par toute leur surface.
Cet embranchement est composé
de 2 classes distinctes : les
Bryopsida (ou mousses, environ
15 000 espèces), et les
Hepaticopsida (ou hépatiques,
environ 9 000 espèces).
Bryopsida Hépaticopsida