Fiche de révision : Diversité et rôle des organismes du vivant

📋 Plan du Cours

1. Répartition globale de la biomasse terrestre et marine selon les grands groupes du vivant
2. Diversité des flagelles chez les Eucaryotes et introduction au cycle biologique monogénétique
3. Caractéristiques et classification des Trachéophytes, Euphyllophytes et Spermatophytes
4. Biologie et rôle écologique des Coccolithophoridées chez les Haptophytes
5. Organisation cellulaire, reproduction et fonctions des paramécies comme modèles de Ciliés
6. Biologie, cycle et pathogénie de Plasmodium falciparum, agent du paludisme
7. Diversité phylogénétique des Eucaryotes : principales lignées et caractéristiques des Straménopiles

📖 1. Répartition globale de la biomasse terrestre et marine selon les grands groupes du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Animaux : Un groupe d'organismes multicellulaires eucaryotes caractérisés par leur capacité de mouvement et de réponse aux stimuli, constituant une part minoritaire de la biomasse terrestre et marine.
• En réalité : Évolution buissonnante avec des lignées qui s’éteignent et d’autres qui se maintiennent, Pan et Homo deux genres bien représentés aujourd’hui avec un ancêtre commun non déterminé.
• Les paramécies : Des protistes unicellulaires eucaryotes souvent présents dans la biomasse microbienne marine, contribuant significativement à la biomasse des protistes dans les océans.
• Introduction : Section initiale qui présente l'importance d'étudier la diversité du vivant à travers l'estimation de la biomasse, mettant en évidence la prédominance des plantes terrestres et des microbes dans la biomasse globale.
• Biomasse marine :
  • Bactéries et protistes représentent ≈70% de la biomasse marine totale.

📝 Points essentiels

• Les continents couvrent 29% de la surface terrestre mais concentrent 98,7% de la biomasse mondiale.
• Les océans couvrent 71% de la surface terrestre mais ne contiennent que 1,2% de la biomasse mondiale.
• Sur Terre, environ 81,6% de la biomasse est végétale, suivie par 12,9% de bactéries et 2,2% de champignons.
• Dans les océans, les bactéries et protistes représentent environ 70% de la biomasse marine totale, tandis que la biomasse végétale y est inférieure à 10%.
• Les animaux, protistes et bactéries représentent ensemble environ 80% de la biomasse marine, mais seulement 2% de la biomasse terrestre.
• Podium pour la biomasse sur Terre ≈ 81,6 % végétaux ≈ 12,9 % Bactéries ≈ 2,2 % champignons 4e : 1,3 % Archées 5e : 1,1 % Protistes 6e : 0,7 % Animaux Estimation biomasse globale à environ 550 Gt C Une autre façon de se représenter la biomasse du vivant sur Terre (disponible sur moodle) Soyons honnêtes, il y a d’autres façons de caractériser la biodiversité sur Terre par exemple estimer le nombre d’espèces… 2 millions d’espèces actuellement décrites dominées par une très forte richesse spécifique chez les Insectes et les plantes… …mais un potentiel de 10 à 30 millions d’espèces qui reste à découvrir.

💡 À retenir

Les continents couvrent 29% de la surface terrestre mais concentrent 98,7% de la biomasse mondiale.

📖 2. Diversité des flagelles chez les Eucaryotes et introduction au cycle biologique monogénétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléomorphe : Un vestige de noyau d'algue eucaryote endosymbiotique, présent dans certaines cellules eucaryotes résultant d'une endosymbiose secondaire.

📝 Points essentiels

• Les Eucaryotes possèdent un ou plusieurs flagelles : Unikontes ont un seul flagelle, Bikontes en ont deux ou plus.
• Les flagelles peuvent être lisses ou hérissés de mastigonèmes, et leur orientation peut être parallèle ou perpendiculaire à l'axe cellulaire.
• Le cycle biologique monogénétique, illustré par Homo sapiens, implique gamètes mâles et femelles, zygote, et développement embryonnaire.
• FECONDATION Zygote 2n Cycle présentant deux générations différentes = DIGENETIQUE HETEROMORPHE, haplodiplophasique à diplophase dominante (Haplophase réduite aux gamétophytes invisibles à l’œil) MITOSE Spores n cellule- mère 2n SPOROPHYTE GAMETOPHYTE (réduit) Gamètes n Du côté du cycle de développement d’une plante annuelle Le haricot Phaseolus vulgaris Cycle présentant deux générations différentes = DIGENETIQUE HETEROMORPHE, haplodiplophasique à diplophase dominante (haplophase réduite aux gamétophytes invisibles à l’œil) Comparaison des cycles biologiques à partir de modèles simplifiés Homo sapiens VS Phaseolus vulgaris Cycle présentant une seule génération diploïde 2n = cycle MONOGENETIQUE, phase haploïde réduite aux gamètes En réalité le modèle présenté du cycle chez les Angiospermes est imparfait. C’est un peu plus compliqué mais on ne va pas trop anticiper… Par exemple le gamétophyte femelle chez les Angiospermes est hébergé en réalité chez le sporophyte dans un OVULE pluricellulaire protégé au sein d’un pistil au niveau d’un organe appelé fleur !!! Plus de détails dans l’EC biologie végétale 1 Du grec ancien ἀγγεῖον, aggeîon (« vase », « réceptacle ») et σπέρμα, spérma (« graine »), soit littéralement « graine dans un récipient ». Organisme GAMETOPHYTE femelle (sac embryonnaire) dans l’ovule protégé au sein du pistil de la fleur du sporophyte Si on généralise la notion
• MEIOSE FECONDATION Zygote 2n Cycle présentant deux générations différentes = DIGENETIQUE HETEROMORPHE, haplodiplophasique à diplophase dominante (Haplophase réduite aux gamétophytes invisibles à l’œil) MITOSE Spores n cellule- mère 2n SPOROPHYTE GAMETOPHYTE (réduit) Gamètes n Du côté du cycle de développement d’une plante annuelle Le haricot Phaseolus vulgaris Cycle présentant deux générations différentes = DIGENETIQUE HETEROMORPHE, haplodiplophasique à diplophase dominante (haplophase réduite aux gamétophytes invisibles à l’œil) Comparaison des cycles biologiques à partir de modèles simplifiés Homo sapiens VS Phaseolus vulgaris Cycle présentant une seule génération diploïde 2n = cycle MONOGENETIQUE, phase haploïde réduite aux gamètes En réalité le modèle présenté du cycle chez les Angiospermes est imparfait.

💡 À retenir

La diversité morphologique des flagelles eucaryotes est liée à leur mode de reproduction, illustrée par un cycle simple impliquant gamètes, zygote et développement.

📖 3. Caractéristiques et classification des Trachéophytes, Euphyllophytes et Spermatophytes

🔑 Notions clés & Définitions

• Ovule : Structure reproductrice des plantes à graines contenant le gamétophyte femelle et destinée à se transformer en graine après fécondation.
• Les Archaeplastidés : Groupe d'organismes eucaryotes comprenant les plantes terrestres, les algues vertes, les glaucophytes et les algues rouges, issus d'une endosymbiose primaire avec une cyanobactérie.
• CHLOROPHYTES EMBRYOPHYTES Régression : Processus évolutif chez les chlorophytes et embryophytes caractérisé par la perte des phycobilisomes, des complexes protéiques présents dans certains plastes.
• Trachéophytes : Les Trachéophytes ou plantes vasculaires Les Trachéophytes ou plantes vasculaires Examples of lignified cells or tissues.

📝 Points essentiels

• Les Trachéophytes sont des plantes vasculaires possédant des tissus lignifiés, notamment le xylème et le phloème.
• Les Euphyllophytes forment un groupe monophylétique qui regroupe 99% des végétaux vasculaires actuels, caractérisés par des mégaphylles, c’est-à-dire des feuilles aplaties à vascularisation ramifiée.
• Les Spermatophytes sont des plantes à graines comprenant les gymnospermes et les angiospermes.
• L'évolution des feuilles chez les Trachéophytes montre une transition des microphylles, présentes chez les Lycophytes, vers les mégaphylles des Euphyllophytes.
• Le groupe monophylétique des Euphyllophytes Au sein des Euphyllophytes on trouve deux clades majeurs (groupes monophylétiques) : les Monilophytes et les Spermatophytes Synapomorphies essentiellement moléculaires...Génome : ➢nucléaire (ARN ribosomique 18S), ➢chloroplastidique (AtpB : sous unité beta ATP synthase, RbcL : grande sous unité de la Rubisco) Le groupe monophylétique des Euphyllophytes les Monilophytes sont caractérisés par : https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/premiers-ecosystemes-terrestres/ EMBRYOPHYTES Les Spermatophytes ou plantes à ovule Trachéophytes Euphyllophytes Spermatophytes ovule nu (Gymnosperme) ou ovule protégé (Angiospermes) Les Spermatophytes ou plantes à ovule ovule = structure maternelle à la fois diploïde (tissus du sporophyte maternel) et haploïde (mégaspore donnant le gamétophyte femelle) Le gamétophyte(s) réduit(s) haploïde(s) (n) produisent le gamète femelle ou oosphère.
• EMBRYOPHYTES cyanobactérie Cellule eucaryote hétérotrophe RHODOPHYTES CHLOROPHYTES EMBRYOPHYTES Régression : perte des phycobilisomes CHLOROBIONTES Nombreuses innovations liées à la conquête du milieu aérien Les EMBRYOPHYTES ou ARCHEGONIATES incluent toutes les plantes terrestres (+ certaines plantes aquatiques) Ces quelques exemples d'Embryophytes montrent la diversité de ce groupe de plantes. En a, hépatique à lobes (Marchantiophytes) ; en b, Anthocérote (Anthocérotophytes) ; en c, mousse vraie (Bryophytes) ; en d, fougère (Monilophytes) ; en e, conifère (Spermatophytes) ; en f, orchidée (Angiospermes). https://www.universalis.fr/encyclopedie/cormophytes- embryophytes-archegoniates/ environ 270 000 à 280 000 espèces (selon les auteurs) – Chlorophylle a et b – Réserves amylacées dans les plastes – Plastes à thylacoïdes bien développés – héritage précédent...= caractères des Chlorobiontes (algues vertes et plantes terrestres) Electronographies de chloroplastes de Chlorobionte avec vue détaillée sur un granum Pour faire partie des Embryophytes… Bande préprophasique : rassemblement des microtubules avant la prophase autour du noyau, emplacement qui marquera l’apparition de le nouvelle paroi Pour faire partie des Embryophytes… Présence d’une cuticule , couche imperméable recouvrant l’assise cellulaire la plus externe (l’épiderme chez les Trachéophytes.). Pour faire partie des

💡 À retenir

Les Trachéophytes sont des plantes vasculaires possédant des tissus lignifiés, notamment le xylème et le phloème.

📖 4. Biologie et rôle écologique des Coccolithophoridées chez les Haptophytes

🔑 Notions clés & Définitions

• Régression : Processus évolutif caractérisé par la perte de certains plastes ou structures cellulaires, comme la disparition des phycobilisomes chez certains chlorophytes.
• Kleptoplastie : Phénomène par lequel un organisme eucaryote capture et conserve temporairement des plastes provenant d'autres organismes pour en tirer un avantage métabolique.
• Nombreuses lignées mal connues (ex : Groupes d'organismes unicellulaires, tels que certains Haptophytes, Cryptophytes, Centrohéliozoaires ou Telonemia, dont l'évolution et la biologie restent peu étudiées et comprises.
• Biologie de Plasmodium falciparum : Cycle biologique Infection et changement de forme durant la vie parasitaire intraérythrocytaire POUR INFORMATION...
• Coccolithophoridées : Des microalgues planctoniques à écailles organiques calcifiées (coccolithes de carbonate de calcium).

📝 Points essentiels

• Ces microalgues extraient le carbone du milieu marin pour précipiter le carbonate de calcium dans des vésicules, libérant des protons qui favorisent la production de CO2 dans le chloroplaste.
• Les Haptophytes possèdent souvent un haptonème, un appendice cellulaire spécifique, et stockent des réserves sous forme de chrysolaminarine, un polysaccharide.
• La calcification des coccolithes contribue au cycle du carbone marin et à la régulation du CO2 océanique, notamment par la formation de dépôts de craie.
• Environ 300 espèces Schéma d’organisation d’un Coccolithophoridé Les Coccolithophoridées extraient le carbone du milieu marin pour le précipiter dans des vésicules et évacuent les protons formés pour générer du CO2 disponible directement dans le plaste.
• De longueur variable, absent parfois chez certaines espèces Selon les cas, il sert à :
  • éviter les obstacles,
  • adhérer au substrat ou
  • capturer des proies pour les espèces facultativement phagotrophes Les Haptophytes présentent souvent un haptonème et des réserves sous forme de chrysolaminarine (comme les algues brunes).

💡 À retenir

Ces microalgues extraient le carbone du milieu marin pour précipiter le carbonate de calcium dans des vésicules, libérant des protons qui favorisent la production de CO2 dans le chloroplaste.

📖 5. Organisation cellulaire, reproduction et fonctions des paramécies comme modèles de Ciliés

🔑 Notions clés & Définitions

• Les RADIOLAIRES : Un groupe d'unicellulaires possédant un test siliceux, connus notamment comme microfossiles, avec une grande diversité d'espèces décrites.
• Photo : Terme désignant un processus ou un phénomène lié à la lumière, souvent utilisé dans le contexte de la photosynthèse ou de l'imagerie, bien que non détaillé dans ce contenu.
• Paramécies : Dupuy – DUNOD - 2015 Les paramécies : des Ciliés à deux noyaux Atlas de biologie animale – S.
• Falciparum : Cycle biologique Infection et changement de forme durant la vie parasitaire intraérythrocytaire POUR INFORMATION...

📝 Points essentiels

• Les paramécies sont des ciliés possédant deux noyaux : un macronoyau pour la vie végétative et un micronoyau pour la reproduction.
• Les trichocystes sont des organites défensifs expulsant un harpon protéique en réponse à une stimulation.
• La reproduction asexuée des paramécies se fait par division binaire transversale clonale.
• La reproduction sexuée, appelée conjugaison, implique un accolement cellulaire, méiose du micronoyau, échange de pronoyaux haploïdes, puis rétablissement de la structure binucléée.
• Dupuy – DUNOD - 2015 Les paramécies : des Ciliés pouvant se reproduire suivant deux modalités CONJUGAISON = reproduction sexuée (échanges génétiques) Accolement et connexion cytoplasmique Meiose du micronoyau : pronuclei haploïdes Sélection et échanges de pronuclei inter-individus Séparation des conjuguants Caryogamie et rétablissement de la structure binucléée Résumé sur les paramécies, toutes les fonctions en une cellule : nutrition, osmorégulation, déplacement, défense et reproduction Le Vorticelle : Un cilié fixé par un pédoncule contractile présentant un vortex buccal (couronne cililaire) ALVEOLATES Les APICOMPLEXES : des parasites obligatoires de Métazoaires anciennement végétaux DINOPHYTES APICOMPLEXES CILIES Régression : Plaste présent mais non fonctionnel = apicoplaste Présence d’un complexe apical s’attachant à l’hôte, nécessaire à l’infection Les Apicomplexés : des parasites avec différents systèmes d’entrée dans les cellules hôtes Etude d’un cas, Plasmodium falciparum = agent de la malaria ou paludisme 5 espèces impliquées dans les pathologies humaines : P.

💡 À retenir

Les paramécies sont des ciliés possédant deux noyaux : un macronoyau pour la vie végétative et un micronoyau pour la reproduction.

📖 6. Biologie, cycle et pathogénie de Plasmodium falciparum, agent du paludisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Falciparum : Cycle biologique Infection et changement de forme durant la vie parasitaire intraérythrocytaire POUR INFORMATION...

📝 Points essentiels

• Plasmodium falciparum possède un apicoplaste, organite impliqué dans la synthèse de dérivés lipidiques, cible potentielle de traitements antipaludéens.
• Le cycle biologique comprend une phase asexuée schizogonique dans le foie humain, durant 1 à 2 semaines, libérant des mérozoïtes.
• L'infection commence par la pénétration de sporozoïtes transmis par le moustique Anopheles vers les cellules hépatiques.
• Les traitements antipaludéens ciblent notamment l'apicoplaste pour perturber la survie du parasite.

💡 À retenir

La compréhension intégrée de la biologie cellulaire de Plasmodium falciparum et de son cycle parasitaire met en lumière des cibles thérapeutiques, notamment l'apicoplaste, essentielles pour le développement de traitements antipaludéens efficaces.

📖 7. Diversité phylogénétique des Eucaryotes : principales lignées et caractéristiques des Straménopiles

🔑 Notions clés & Définitions

• Réserves : L’amidon est extraplastidial
• Eucaryotes : Kératite déclenchée par l’invasion de la cornée par Acanthomoeba sp ARCHAEPLASTIDES
• STRAMENOPILES PHEOPHYCEES BACCILARIOPHYCEES : = DIATOMEES OOMYCETES Cellule eucaryote hétérotrophe ou autotrophe Endosymbiose secondaire : origine du plaste à 4 membranes Algue rouge Les PHEOPHYCEES sont des macroalgues pluricellulaires brunes Macroorganismes photoautotrophes = algues brunes benthiques ou

📝 Points essentiels

• Les Alvéolates comprennent des groupes comme les ciliés et les parasites apicomplexes, notamment Plasmodium falciparum.
• Les Cryptophytes présentent parfois plusieurs pellicules (plaques sous membranaires) visibles en MEB Présence d’un nucléomorphe = vestige du noyau d’une cellule eucaryote ancestrale (marque d’une ancienne algue rouge) (idem Chlorarachniophyta appartenant aux Rhizariens) BIKONTES ARCHAEPLASTIDES = PLANTAE HACROBIES RHIZARIENS ALVEOLATES STRAMENOPILES AMEOBOZOAIRES OPISTOKONTES EXCAVATES Racine discutée Phylogénie simplifiée des Eucaryotes montrant les 8 principales lignées SAR AMORPHEA = UNIKONTES DIAPHORETICKES Le clade SAR est marqué par différents évènements d’endosymbiose secondaire avec conservation ou régression des plastes ARCHAEPLASTIDES = PLANTAE HACROBIES RHIZARIENS ALVEOLATES STRAMENOPILES AMEOBOZOAIRES rétablissement de la structure binucléée Résumé sur les paramécies, toutes les fonctions en une cellule : nutrition, osmorégulation, déplacement, défense et reproduction Le Vorticelle : Un cilié fixé par un pédoncule contractile présentant un vortex buccal (couronne cililaire) ALVEOLATES Les APICOMPLEXES : des parasites obligatoires de Métazoaires anciennement végétaux DINOPHYTES APICOMPLEXES CILIES Régression : Plaste présent mais non fonctionnel = apicoplaste Présence d’un complexe apical s’attachant à l’hôte, nécessaire à l’infection Les Apicomplexés : des parasites avec différents systèmes d’entrée dans les cellules hôtes Etude d’un cas, Plasmodium falciparum = agent de la malaria ou paludisme 5 espèces impliquées dans les pathologies humaines : P.

💡 À retenir

Les Haptophytes possèdent un haptonème et des réserves sous forme de chrysolaminarine.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de Synthèse

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confondre le cycle biologique monogénétique avec le cycle diploïde ou haploïde seul.
2. Assimiler tous les flagelles comme étant identiques sans distinguer Unikontes et Bikontes.
3. Confondre la classification des groupes végétaux en fonction de leurs tissus lignifiés ou feuilles.
4. Croire que la biomasse marine est majoritairement végétale alors qu’elle est surtout bactérienne/protiste.
5. Confusion entre endosymbiose primaire et secondaire dans l’origine des plastes.
6. Négliger la contribution écologique spécifique des coccolithophoridées dans le cycle du carbone.
7. Oublier que la reproduction sexuée chez les paramécies implique une conjugaison avec échange de pronoyaux.

✅ Checklist Examen

1. Connaître la répartition globale de la biomasse terrestre et marine selon les grands groupes du vivant.
2. Savoir que les bactéries et protistes représentent environ 70% de la biomasse marine.
3. Identifier les caractéristiques principales des flagelles chez les Unikontes et Bikontes.
4. Expliquer le cycle biologique monogénétique illustré par Homo sapiens.
5. Décrire le cycle haplodiplophasique chez les plantes annuelles comme Phaseolus vulgaris.
6. Connaître les principales caractéristiques des Trachéophytes : tissus lignifiés, feuilles à mégaphylles ou microphylles.
7. Distinguer entre Euphyllophytes et Lycophytes en termes d’évolution foliaire.
8. Identifier les groupes majeurs d’Euphyllophytes : Monilophytes et Spermatophytes.
9. Connaître le rôle écologique des coccolithophoridées dans le cycle du carbone marin.
10. Décrire la structure cellulaire et fonctionnelle d’un paramécie.
11. Expliquer le cycle biologique de Plasmodium falciparum dans le contexte du paludisme.
12. Comprendre l’origine endosymbiotique des plastes chez les eucaryotes.
13. Identifier les principales lignées phylogénétiques des Eucaryotes : Straménopiles, Alvéolates, Rhizariens.
14. Savoir que certains organismes unicellulaires ont des plastes issus d’une endosymbiose secondaire avec conservation ou régression.
15. Connaître la fonction des organites comme l’apicoplaste dans Plasmodium falciparum.

Dernier item de la checklist : Maîtriser la classification phylogénétique des principaux groupes d’Eucaryotes mentionnés dans le résumé.