Fiche de révision : Classification et taxinomie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Taxonomie et histoire des classifications
2. Les trois domaines du vivant
3. Origine et évolution des cellules
4. Hiérarchie phylogénétique et fossiles
5. Nomenclature binominale
6. Hiérarchie taxinomique
7. Classification des procaryotes
8. Règnes des eucaryotes
9. Classification des virus

📅 Repères chronologiques

1. 1859Charles Darwin émet l’hypothèse que la sélection naturelle explique les similitudes et les différences entre organismes par la survie des mieux adaptés à leur milieu.
2. 1866Ernst Haeckel propose de regrouper les bactéries, les protozoaires, les algues et les champignons dans le règne des Protistes.
3. 1969Robert H. Whittaker établit un système à cinq règnes : Monères, Protistes, Mycètes, Plantes et Animaux.
4. 1978Carl Woese propose de classer les trois types cellulaires dans des domaines, niveau taxinomique supérieur aux règnes.

📖 1. Taxonomie et histoire des classifications

🔑 Notions clés & Définitions

• Taxinomie : Science des lois de la classification, qui nomme les organismes vivants et les classe en établissant leurs relations et leurs différences.
• Taxon : Unité de classification regroupant des organismes selon leurs degrés de similitude.
• Phylogenèse : Étude de l’histoire évolutive, ou généalogie, d’un groupe d’organismes.
• Systématique : Étude de la diversité biologique qui englobe la phylogenèse et la taxinomie.

📝 Points essentiels

• Tous les organismes vivants sont composés de cellules entourées d’une membrane cytoplasmique, utilisent l’ATP comme source d’énergie et stockent leur information génétique dans l’ADN.

• Au XVIIIe siècle, Carl Von Linné élabore une première classification des organismes fondée sur la similitude de leurs structures.

📖 2. Les trois domaines du vivant

★ À maîtriser

• La comparaison des séquences de nucléotides de l’ARN ribosomal révèle trois groupes cellulaires distincts : les Eucaryotes, les Bactéries et les Archéobactéries.

• Les trois domaines sont les Bactéries (Bacteria), les Archéobactéries (Archaea) et les Eucaryotes (Eucarya), classés selon leur type cellulaire.

• Les Archéobactéries ont une paroi cellulaire dépourvue de peptidoglycane et vivent souvent dans des conditions extrêmes ou réalisent des processus métaboliques exceptionnels.

Compléments

• Les domaines se distinguent par :

  • l’ARN ribosomal
  • la structure lipidique membranaire
  • les molécules d’ARN de transfert
  • la sensibilité aux antibiotiques

• Le domaine des Bactéries comprend tous les procaryotes pathogènes, de nombreux procaryotes non pathogènes du sol et de l’eau, ainsi que les procaryotes photoautotrophes.

• Les trois grands groupes d’Archéobactéries sont :

  • les méthanogènes, anaérobies stricts produisant du méthane à partir de dioxyde de carbone et d’hydrogène
  • les halophiles extrêmes, vivant dans les milieux à forte concentration en sel
  • les thermophiles extrêmes, croissant dans les sources chaudes sulfureuses et acides

💡 Astuce mémo

Bactéries et Archées sont procaryotes, mais leurs différences justifient deux domaines distincts.

📖 3. Origine et évolution des cellules

🔑 Notions clés & Définitions

• Endosymbiose : L’endosymbiose est une association dans laquelle un organisme vit à l’intérieur d’un autre ; l’hypothèse endosymbiotique propose que des cellules eucaryotes se soient développées à partir de cellules procaryotes vivant les unes à l’intérieur des autres.

📝 Points essentiels

• Les fossiles les plus anciens sont des restes de procaryotes ayant vécu il y a plus de 3,5 milliards d’années.

• Les cellules eucaryotes sont apparues plus récemment, il y a environ 1,4 milliard d’années.

• Les similitudes entre les cellules procaryotes et les organites intracellulaires des eucaryotes constituent des indices en faveur d’une origine endosymbiotique.

• 🔄 Selon un modèle de formation du noyau : la membrane plasmique d’une cellule de structure procaryote s’invagine, les invaginations entourent la région nucléaire, elles constituent un véritable noyau

• Le séquençage du génome de Thermotoga maritima par Karen Nelson a révélé des gènes semblables à ceux des Bactéries et des Archéobactéries, ce qui suggère des transferts horizontaux de gènes entre ces deux groupes.

• La taxinomie fournit des outils pour comprendre l’évolution des organismes et les relations qui les unissent.

💡 Astuce mémo

Un ancêtre universel se divise en trois lignées ; plus tard, des endosymbioses participent à l’apparition des eucaryotes.

📖 4. Hiérarchie phylogénétique et fossiles

🔑 Notions clés & Définitions

• Hiérarchie phylogénétique : Regroupement des organismes selon des propriétés communes qui s’expliquent par leur évolution à partir d’un ancêtre commun.

★ À maîtriser

• Des cyanobactéries fossilisées découvertes dans des roches d’Australie-Occidentale datent de 3,0 à 3,5 milliards d’années et constituent les plus vieux fossiles connus.

Compléments

• Les fossiles fournissent une partie des informations utilisées pour établir la classification et déterminer les relations phylogénétiques entre les organismes.

• Parmi les fossiles figurent : les os, les carapaces, les tiges minéralisés ou ayant laissé leur empreinte dans des roches autrefois boueuses

• Les stromatolithes sont des restes fossilisés de communautés microbiennes qui ont prospéré il y a entre 0,5 et 2 milliards d’années.

• Des colonies fossilisées d’un protiste marin forment les falaises de craie blanche de Dover, en Angleterre.

📖 5. Nomenclature binominale

★ À maîtriser

📌 Les noms vernaculaires peuvent désigner des organismes distincts selon les régions, tandis que la nomenclature binominale fournit un nom scientifique systématique et partagé.

• La nomenclature binominale, élaborée au XVIIIe siècle, désigne chaque organisme par deux mots latins : le genre et l’épithète spécifique.

📌 Dans un binôme scientifique, le nom du genre commence par une majuscule et s’écrit en italique, tandis que l’épithète spécifique commence par une minuscule; les deux mots sont imprimés en italique ou soulignés.

Compléments

• Au Québec, l’herbe à puce cause une dermatite de contact et l’herbe à poux provoque une rhinite allergique, bien que leurs noms ne signifient pas qu’elles possèdent respectivement des puces ou des poux.

• L’être humain est désigné par le binôme Homo sapiens, où Homo signifie « homme » et sapiens « sage ».

• L’International Code of Zoological Nomenclature régit la nomenclature des protozoaires et des vers parasites, tandis que l’International Code of Botanical Nomenclature régit celle des mycètes et des algues.

📌 Selon le Bacteriological Code, un nom scientifique bactérien doit être latin ou latinisé, mais le terme désignant le genre peut être emprunté au grec.

• La moisissure qui contamine le pain est appelée Rhizopus nigricans; Rhizo- évoque des structures ressemblant à des racines et nigri- renvoie à la couleur noire des sporanges.

💡 Astuce mémo

Nom courant variable, binôme scientifique partagé

📖 6. Hiérarchie taxinomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce eucaryote : Ensemble d’organismes étroitement apparentés et interféconds.
• Genre : Regroupe des espèces génétiquement apparentées, mais qui présentent des différences.

★ À maîtriser

• 🔄 Les taxons se regroupent par niveaux successifs :
  1. les espèces forment des genres
  2. les genres forment des familles
  3. les familles forment des ordres
  4. les ordres forment des classes
  5. les classes forment des embranchements
  6. les embranchements forment des règnes
  7. les règnes forment des domaines

Compléments

• Le genre Quercus regroupe notamment :

  • le chêne blanc
  • le chêne rouge
  • le chêne à gros fruits
  • le chêne rouvre

• L’organisation des organismes en taxons permet de représenter leurs relations phylogénétiques.

💡 Astuce mémo

Espèce → genre → famille → ordre → classe → embranchement → règne → domaine

📖 7. Classification des procaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce procaryote : Population de cellules bactériennes présentant des caractéristiques semblables.
• Souche : Groupe de cellules bactériennes qui descendent toutes d’une même cellule mère.

★ À maîtriser

• Dans la deuxième édition du Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, les procaryotes sont répartis en deux domaines, les Bactéries et les Archéobactéries, chacun divisé en embranchements.

• La classification des procaryotes repose sur les similitudes des séquences de nucléotides de l’ARN ribosomal.

📌 Une espèce eucaryote est définie par l’interfécondité d’organismes apparentés, tandis qu’une espèce procaryote est définie par les caractéristiques semblables de cellules bactériennes.

Compléments

• 🔄 La hiérarchie procaryote se poursuit ainsi :
  1. les classes se divisent en ordres
  2. les ordres se divisent en familles
  3. les familles se divisent en genres
  4. les genres se divisent en espèces

💡 Astuce mémo

Eucaryotes interféconds, procaryotes regroupés par caractéristiques semblables

📖 8. Règnes des eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Processus par lequel une plante convertit le dioxyde de carbone et l’eau en molécules organiques utilisées par ses cellules.

★ À maîtriser

• Les trois règnes d’eucaryotes plus complexes sont :

  • les Mycètes
  • les Plantes
  • les Animaux

• Le règne des Mycètes comprend : les levures unicellulaires, les moisissures pluricellulaires, des espèces macroscopiques comme les champignons

• Les mycètes obtiennent les matières premières essentielles à leurs fonctions vitales en absorbant de la matière organique dissoute à travers leur membrane plasmique.

• Tous les membres du règne végétal sont pluricellulaires et photoautotrophes.

• Les animaux sont chimiohétérotrophes et obtiennent les nutriments et l’énergie en ingérant de la matière organique par une sorte de bouche.

Compléments

• En 1969, les organismes eucaryotes simples, majoritairement unicellulaires, ont été regroupés dans le règne des Protistes, un groupe très diversifié.

• Le séquençage de l’ARN ribosomal permet de répartir les protistes selon leur descendance d’un ancêtre commun; le terme protiste désigne aussi, pour des raisons pratiques, un eucaryote unicellulaire ou un organisme qui lui est étroitement apparenté.

• Le règne des Plantes comprend :

  • certaines algues
  • toutes les mousses
  • toutes les fougères
  • tous les conifères
  • toutes les plantes à fruits

• Le règne des Animaux comprend notamment : les spongiaires, les vers, les insectes, les animaux pourvus d’une colonne vertébrale, les Vertébrés

📖 9. Classification des virus

🔑 Notions clés & Définitions

• Virus : Agents infectieux acellulaires qui utilisent les systèmes anabolisants de leur cellule hôte pour se multiplier.
• Espèce virale : En 1991, le Comité international de taxonomie des virus a défini une espèce virale comme une population de virus présentant des caractéristiques similaires de morphologie, de gènes et d’enzymes, ainsi qu’une niche écologique spécifique.
• Niche écologique virale : Cellule hôte spécifique du virus.

★ À maîtriser

• Les virus ne sont classés dans aucun des trois domaines parce qu’ils ne possèdent pas de ribosomes.

• Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires et ne peuvent apparaître qu’en présence d’une cellule hôte appropriée.

Compléments

• Le génome d’un virus peut régir la biosynthèse dans la cellule hôte et, chez certains virus, s’intégrer au génome de cette cellule.

• Deux hypothèses proposent que les virus dérivent soit de brins d’acides nucléiques à réplication indépendante, tels que les plasmides, soit de cellules dégénérescentes ayant perdu la capacité de survivre indépendamment tout en conservant la capacité de vivre en association avec une autre cellule.