Diversité du vivant Végétale

Diversité du vivant Végétale
2011
I/Introduction.
1) La taxinomie.
Permet de délimiter la biodiversité et de la limiter. Chaque élément est un taxon (infra
et intra spécifique.
2) La phylogénie.
A commencer avec Carl Von Linné. C’est l’étude des parentés entre deux êtres
vivants en vue de comprendre leurs évolutions. Apparu grâce à la génétique.
Nouvelle classification en fonction des caractères communs avec une notion d’ancêtre
commun.
Deux types : Cladistiques (hiérarchise les caractères comparé = caractère
homologue) et Phénétique (Quantifie la ressemblance entre les êtres vivants =
génétique avec le nombre de bases en communs).
3) Nomenclature.
Base binaire  genre/espèce. Les noms sont en latin. Dans toutes les publications
scientifiques, les noms d’une espèce sont suivis d’une « autorité » (nom du
chercheur). En botanique le nom d’autorité suffit, pour les animaux on rajoute la date
de découverte.
Trois codes de nomenclatures : Végétaux, Animaux et Bactéries.
Les codes imposent la diagnose en latin, également la mise en herbier d’un individu
caractéristique (échantillon type).
Les classifications des bactéries est difficiles. La limite est que beaucoup d’entre elles ne
peuvent être cultivé que dans un milieu spécifique. On séquence les gènes du
ribosome que l’on rentre dans une base de donnés.
4) La classification.
Regroupé selon des critères déterminés
5) Biodiversité.
Collection des génomes, des taxons et des écosystèmes.
II/ Classification traditionnelle (classique et historique).
Selon les critères de ressemblance : Cytologique, anatomique, morphologique et
reproductif.
En fonction de ces critères on a créé une hiérarchie qui englobe l’ensemble. On aura
distinction : (a) domaine = eucaryote/procaryote, (b) règne = végétale/animale, (c)
embranchement = phytes, (d) classes = opsides, (e) ordre = ales, (f) famille = acées,
(g) genre + espèce et (h) résonnance intra/infraspécifique = variété, forme, race et
cultivar.
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III/ Tableau de classification traditionnel des végétaux.
Règne Végétale
Thallophytes
« Algues »
Cormophytes
«Champignons»
Lichens
« Mousses »
«Fougères»
Cryptogame
Cellulaire
Spermaphytes
Préspermaphyte
Vasculaire
Gymnosperme
Chlamydosperme
Angiosperme
Trachéophyte
Thallophyte = appareil végétatif simple. Pas de feuilles, pas de tiges, pas de racines.
Cormophyte = appareil végétatif complexe.
La dichotomie entre thallophyte et cormophytes est le rapport avec la cellule initiale de
reproduction.
« Algues » = 120.000
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« Champignon » = 50.000, hétérotrophes.
Lichens = Organisme en symbiose. 22.000
« Mousses » = Sans vaisseaux conducteurs, sans fleurs, sans racines. 20.000
« Fougères » = Avec vaisseaux conducteurs, sans fleurs, avec racines. 12.000
Spermaphytes = Avec graine, se sont des phanérogames (Fleurs). Possède racine,
vaisseaux et fleurs.
 Préspermaphytes = 120
 Gymnosperme = 60
 Chlamudospermes = 10
 Angiospermes = 35.000
Cryptogame = appareil reproducteur non visible (cellulaire et vasculaire).
IV/ Classification phylogénétique.
En 1950 par Henning. Se rapproche d’un arbre généalogique. On identifie des
caractères homologues (caractère héréditaire).
-Homologie : Deux caractères se ressemblant qui sont des caractères ancestraux
partagés.
-Analogie : Deux caractère se ressemblant sans lien d’ancêtre (apparition par
convergence = sélection des formes les mieux adaptés).
L’évolution peut cacher des caractères homologues.
Phylum = Grand groupe réunissant plusieurs embranchements de la classification
traditionnelle, proche entre eux génétiquement.
C’est une classification dynamique, tient compte de facteurs temps. Râteau =
dendrogramme. Les caractères innovants sont des synaptomorphies.
Deux techniques se superposent : la phénétique (étude de la distance génétique entre
les taxons) et la cladistique (système de présentation des caractères évolutifs).
La phénétique est associé à la génétique. Plus on remonte dans le temps plus on devient
théorique car moins de fossiles de comparaison. L’épigénétique va au-delà de la
génétique.
Pour la botanique et l’écologie on reste dans la classification traditionnelle.
 Chlorophytes = algues vertes et carmophytes.
 Straménopiles = algues brunes.
 Cryptophytes.
 Chlorarachnophytes = algues vertes en forme d’araignée.
 Englénophytes = litigieux, certains possèdent des plastes.
 Eumycètes.
 Métazoaire.
 Mycétozoaire = champignons qui se déplace
 Dinophytes.
Les champignons se composent d’eumycètes, d’oomycètes et de mycétozoaires.
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V/ Les algues.
Dans les thallophytes. Les cellules initiales sont des spores et des gamètes qui donnent
des gamètes simples (sans cellules stériles).
Ce sont des cryptogames cellulaires sans vaisseaux conducteurs. On considère les 9
phylums suivant :
1. Glaucophytes
2. Rhodophytes
3. Chlorophytes
4. Dinophytes
5. Straménopiles
6. Cryptophytes
7. Haptophytes
8. Chlorarachnophytes 9. Euglénophytes
1) Les pigments.
Trois groupes : chlorophylle, caroténoïde et bilichromoprotéine.
a) Chlorophylles.
Liposolubles, le seul à faire de la photosynthèse. Permet les végétaux autotrophes. Il en
existe trois différents.
 Chlorophylle a = permet la photosynthèse, présente dans les neuf phylums.
 Chlorophylle b = Euglénophytes et Chlorophytes, en petite quantité.
 Chlorophylle c = Straménopiles seulement.
La a est la même que dans les cyanobactéries.
b) Les caroténoïdes.
Il en existe deux : Xanthophyle et carotène.
 Carotène = La  se retrouve dans les neuf phylums et est rare chez les algues
rouges, l’que chez les Chlorophytes.
 Xanthophylle = Grande diversité dont la Fuccoxanthine, pigment brun foncé
donnant les Straménopiles (cache la chlorophylle).
c) Bilichromoprotéine (biliphycoprotéine).
Observé chez les cyanobactéries. Possèdent deux à trois sous unités : phycocyanine et
phycoérythrine.
Retrouvé dans les Rhodophytes (érythrine +++), Glaucophytes et très peu dans les
Cryptophytes.
Certaines algues rouges peuvent perdre ces pigments car utile qu’en profondeur, elles
s’en débarrassent arriver en surface. Les pigments sont hérités des endosymbioses.
2) Les plastidomes.
a) Ultastrustures (ME).
 Les Rhodophytes « algues rouge » = deux membranes plasmiques. Ressemble
en structure interne aux cyanobactéries.
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 Les Chlorophytes « algues vertes » = deux membranes plasmiques. Avec
pyrénoïde (structure coloré entre les thylakoïdes), les thylakoïdes sont un
empilement en assiettes (granum ou granas). Structure du plaste commune à
tous les végétaux vert.
 Straménopiles « algues brune » = quatre membranes plasmique, les
thylakoïdes de couleurs jaunes bruns n’excèdent jamais trois quatre.
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 Glaucophytes = deux membranes plasmiques avec persistance de la paroi
bactérienne.
 Haptophytes et Cryptophytes = quatre membranes plasmiques.
 Dinophytes et Euglénophytes = trois membranes plasmiques (mizocytose).
b) Examen de la structure au MO.
On peut observer le nombre de plastes par cellules. La forme globale externe du plaste…
 Archéoplastidiés = un plaste par cellule (en manchon, rond, en spirale ou en
étoile).
 Mésoplastidiés = plusieurs plastes par cellule, relié entre eux par des trabécules.
 Néoplastidiés = plusieurs plastes par cellule (indépendant entre eux).
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 Hétéroplastidiés = chloroplaste et amyloplastes (chez les Chlorophytes).
 Cas particuliers :
L’examen des plastidomes en MO permet de constater une grande hétérogénéité. Elle
permet une classification phylogénétique. Toutes les lignées vertes terrestres ne
possèdent qu’un type de plastes : Néoplastidiés ovoïdes.
c) Les Pyrénoïdes.
Masse protéique associé avec de l’ARN et de l’ADN  synthèse de polysaccharides.
Existe chez toutes les algues vertes et chez les anthocérates (mousses). Entouré
d’amidon qui se fixe autour (visible au lugol). Très important de compter leurs nombre.
d) Le stigma.
Petite inclusion lipidiques coloré de carotène. Si présent = gamète femelle.
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3) La paroi cellulaire.
On a une paroi de cellulose avec des composés en plus suivant les groupes.
 Composé pectique : Alginates E401-E405 extrait d’algues laminaires (brunes),
utilisé dans le durcissage. Carragheens E406-E407 (rouges) très chère, par
ébullition, très fort pouvoir gélifiant. L’Agar-agar (rouges), insipide, très
gélifiant. Surtout utiliser en microbiologie.
 CaCO3 ou Calcaire : Dans les trois types. Forme des récifs qui s’oppose { la
houle. Surtout les algues rouges, très dures comme la pierre, mais vivantes.
Les Haptophytes unicellulaires fixe du CO2 pour former des écailles autour de la
cellulose. Joue un rôle dans le captage du CO2.
Plus on a de CO2 dans l’eau, plus elle est acide. Cela ne favorise pas la
calcification. Les Haptophytes sont catalysés par le fer.
 La Silice (silicium) : Diatomées (brunes), unicellulaires, présentent une boîte de
silice (fustule). On les distingue dans la forme de la fustule et par son
ornementation (destruction de la cellule pour les identifier).
4) L’appareil cinétique.
Permet aux algues de se déplacer. Les Rhodophytes n’ont pas de flagelles comme les
champignons (asco et basidiomycètes). Les flagelles n’ont pas de distinction
phylogénétique, seul leurs nombres l’est.
 0 flagelle = Rhodophytes.
 1 flagelle = Euglénophytes et Métazoaires (uniconte =spz).
 2 flagelles = Bicontes, la disposition des flagelles varient d’un groupe { un autre.
 Acrocontes = inséré { l’apex
.
 Hétérocontes = flagelles différents.
 Pleurocontes = inséré sur le côté (Straménopiles).
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 Isocontes = flagelles identiques (Dinophytes)
 3 flagelles = Haptophytes.
 4 flagelles = Spores de Chlorophytes.
 X flagelles = Stéphanocontes (couronnes de flagelles autour de l’apex).




5) Caractères morphologiques.
a) Unicellulaire.
Forme cocoïde immobile (Rhodophytes).
_______ monoboïde mobile.
_______ amiboïde mobile sans flagelle.
_______ coenocytique, taille +++ à nombreux noyaux et organites (algues
siphonnés).
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b) Coloniales.
Formes « désorganisées » ou opportuniste. Cellules non jointive maintenu ensemble
dans une gelée. Sans organisation et non pluricellulaire.
Formes « organisées » du type volvox dont la périphérie est constituée de cellules non
jointive et flagellées (2). Les flagelles battent ensemble  signal entre les cellules.
c) Pluricellulaires.
Que cinq phylums sont capables de former des structures pluricellulaires (hérité de
l’endosymbiose). Trois formes : plaque, rond et filament (les deux premiers sont rares
chez les végétaux).
Thalle = appareille végétatif simple.
Il en existe de plusieurs types.
Prostrés ou Hétérotriches.
Leurs croissances sont différentes :
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 Toutes les cellules peuvent se diviser  croissance atélonique sans
différenciation cellulaires.
 Quand il n’y a que la cellule du haut qui se divise  début de
différenciation, croissance télonique à l’apex. Les autres cellules sont
devenues végétative.
 Quand uniquement intercalaire  croissance trichotélonique.
Ne renseigne pas sur la phylogénie.
6) Fixations des « algues ».
Très différent des végétaux terrestres, pas besoin de se nourrir par les racines. La
fixation leurs permet de ne pas être emportés par le courant.
On parle de rhizoïde (ce n’est pas des racines). L’exception est la caulerpa qui possède
un axe rampant comprenant des rhizoïdes qui s’enfoncent dans la vase et possèdent un
rôle d’absorption.
7) Reproduction.
a) Asexué.
 Mitose = Chez les unicellulaires. 2n2n et nn. Reproduction par scissiparité,
bipartition… on a une duplication.
 Fragmentation = Très fréquent dans la mer, reproduction par bouturage.
 Propagules = Germe ou branche a insertion fragile destiné à se casser. La
fragmentation est programmée génétiquement. Seules les boulles de la
caulerpa arrachées naturellement vont se développer (RS, fragmentation et
propagation).
b) Sexué et cycle de reproduction.
) Les différentes types de gamies.
 Planogamie = deux gamètes mobiles.
 Isogame = gamètes identiques.
 Anisogame = gamète femelle plus grosse.
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 Oogamie = un gamète mobile (spz) et un immobile (oosphère). Comme les
métazoaires.
 Aplanogamie = deux gamètes immobiles, chez les Rhodophytes car 0 flagelle.
 Trichogamie.
 Cystogamie = chez les Chlorophytes.
 Aucun signe sexuel.
 Apparition d’une protubérance.
 1er phase = Plasmogamie.
 2e phase = Caryogamie (le noyau qui se déplace est
le mâle).
) Monoïque et dioïque.
Monoïque = porte les deux sexes sur un même thalle.
Dioïque = sexes séparés, un thalle femelle et un thalle mâle.
) Cycle de reproduction.
 Alternance de phase = se réfère aux nombres de chromosomes.
n = haploïde
Pas d’alternance chez l’homme, seuls les gamètes sont concernés.
2n = diploïde
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Chez les algues :
 Alternance de génération = trois cas (mono, di et trigénétique).
L’homme et les métazoaires = cycle monogénétique (une génération). Pas d’alternance
de génération.
Chez les algues on a un cycle digénétique (deux générations) : gamétophyte n produit
des gamètes et sporophyte 2n dès le zygote.
Le cycle trigénétique : gamétophyte  carposporophyte adelphoparasite du gamète
femelle (autoparasite)  sporophyte.
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 Exemples de cycle :
1. Cycle monogénétique : rare et souvent unicellulaire. La réduction chromatique (RC)
suit la formation du zygote.
2. Cycle monogénétique diploïde : « fucus vesiculusus »
Reproduction par oogamie, les réceptacles sont dioïques.
Cycle simple avec une seule génération = gamétophyte à 2n.
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 Cycle monogénétique diploïde avec oogamie.
On obtient 8 oosphères à n et 64 spz.
On peut faire du fucus un cycle digénétique.
 Cycle digénétique haplodiploïde à sporophyte dominant avec oogamie.
3. Cycle digénétique isomorphe : « ulva chlophycée ».
Indicatrice de fort taux d’azote, espèce dioïque.
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Le sporophyte se développe en croissance, il est identique en forme dans le
gamétophyte.
 Cycle digénétique haplodiploïde isomorphe avec planogamie isogame.
4. Cycle digénétique hétéromorphe : « laminaria ».
Straménopiles, thalle dioïque.
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 Cycle digénétique haplodiploïde hétéromorphe avec oogamie à sporophyte
dominant.
5. Cycle trigénétique isomorphe : « antithamnium ».
Thalle monoïque, Rhodophytes.
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 Cycle trigénétique haplodiploïde isomorphe avec trichogamie.
6. Cycle trigénétique hétéromorphe : « porphyra = nori ».
Thalle dioïque et Rhodophytes.
Les spermaties se posent sur la papille de l’oosphère.
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 Cycle trigénétique haplodiploïde hétéromorphe à gamétophyte dominant avec
trichogamie.
VI/ Les champignons.
Dans la classification traditionnelle : thallophytes chlorophylliens hétérotrophes à
cryptogames cellulaires.
Dans la classification phylogénétique : -Oomycètes.
-Mycétozoaires.
-Eumycètes.
Pas de pigment ni de plastes. La membrane cellulosique : cellulose (rare), callose
(cellulose H), chitine (cellulose aminé N).
Mycète = mycélium = fungus.
Classification simplifié des « champignons ».
Avec cellules
mobiles
Avec flagelle
Cellule
amiboïde
Sans cellules mobiles
Thalle
siphonné
(coenocytique)
Phycomycète
Thalle
plastidiale
(Nb ny dans un
amide)
Mycétozoaire
(=
myscomycète)
Thalle
siphonné
Thalle
siphonné
Trichomycète
Thalle avec
cellules à cloisons
Septomycète
Chitridiomycète
Oomycète
Zygomycète
Ascomycète
Basidiomycète
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Principaux champignons destructeurs de récoltes : Chitridiomycète, Oomycète et
Ascomycète.
1) Morphologie.
 Unicellulaire : la levure fait parti des ascomycètes.
 Amiboïde : trichomycète et mycétozoaire.
 Plasmodiales : plusieurs noyaux dans une cellule (mycétozoaire).
 Siphonné : coenocytique, phycotrichozygomycète.
 Cloisonné : asque de cellules. Asco + Basidiomycètes septomycètes.
Hyphes = filament (cloisonnés ou pas).
Mycéliums = ensemble d’hyphes.
2) Reproduction.
a) Asexué.
Bouturage, clonage des filaments sur un bon substrat. Les spores (conidiospores) sont
produites par mitose  sporulation (intrinsèques ou extrinsèques).
b) Sexué.
On aura toute les gamies des algues. On a ainsi la péritogamie / plasmogamie.
On a des signes complémentaires. On se retrouve souvent avec quatre signes différents.
Apparition de mycéliums secondaire dicaryotique.
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Phénomène observé chez les asco et les basidiomycètes.
3) Ajout (TP).
Zygomycètes = RS par cystogamie et RAs par sporulation mitotique endogène des
sporocyste.
Ascomycètes = RS par cystogamie anisogame, plasmogamie avec phase dicaryotique
(méiospores endogènes ou ascospores) et RAs par sporulation mitotique exogène des
sporocystes.
Basidiomycètes = RS par cystogamie anisogame, plasmogamie avec phase dicaryotique
(méiospores exogènes ou basidiospores).
VII/ Les lichens.
Thallophytes chlorophylliens, association de deux espèces. C’est une symbiose.
Champignons + cyanobactérie/algue unicellulaire verte (photosynthèse et
autotrophes). Ascomycètes (99%)  Ascolichens et Basidiolichens.
Dans la classification phylogénétique les lichens n’existent pas (deux êtres).