Fiche de révision : Reproduction et diversité des champignons

📋 Plan du Cours

1. Rôles et caractéristiques des champignons
2. Modes de vie et associations
3. Classification et principaux groupes
4. Origine et évolution des champignons
5. Mycélium et croissance des hyphes
6. Nutrition et reproduction fongiques
7. Formes et production des spores
8. Modes de reproduction fongique
9. Cycles biologiques des champignons
10. Myxomycètes et cycle de développement
11. Oomycètes et reproduction aquatique
12. Chytridiomycètes et zygomycètes
13. Ascomycètes et fructifications
14. Basidiomycètes et basides

📖 1. Rôles et caractéristiques des champignons

🔑 Notions clés & Définitions

• Mycologie : Étude des champignons.

★ À maîtriser

• Les champignons constituent un règne autonome, le règne fongique, et ne sont plus classés parmi les végétaux.

• Les champignons sont :

  • eucaryotes
  • hétérotrophes pour le carbone
  • organotrophes
  • absorbotrophes

• La paroi des champignons contient de la chitine, tandis que leurs réserves glucidiques sont principalement stockées sous forme de glycogène dans le cytoplasme.

• Les champignons contribuent au recyclage de la matière organique et libèrent du carbone sous forme de CO2, de l’azote sous forme de N2 ou N2O et des minéraux sous forme d’ions dans le sol.

• Pour se nourrir, les champignons sécrètent des enzymes qui dégradent les composés organiques complexes en molécules plus simples, puis absorbent ces molécules.

• Les structures visibles que l’on appelle couramment champignons sont les appareils reproducteurs, tandis que le mycélium se trouve généralement dans le sol, le bois ou l’hôte.

Compléments

• Les champignons sont utilisés comme source de composés médicaux, et la pénicilline est le premier antibiotique mis sur le marché d’origine fongique.

• Certains champignons sont toxiques ou pathogènes, peuvent provoquer des mycoses, parasiter des poissons ou des insectes, endommager les cultures et altérer les aliments ou le bois.

📖 2. Modes de vie et associations

🔑 Notions clés & Définitions

• Mycorhize : Association entre le mycélium d’un champignon et les cellules végétales d’une racine, dans laquelle le champignon fournit des minéraux du sol et la plante fournit des éléments organiques qu’elle synthétise.
• Lichen : Association entre un champignon et une algue unicellulaire ou une cyanobactérie, dans laquelle le champignon fournit protection, eau et sels minéraux, tandis que l’organisme photosynthétique fournit des glucides.

★ À maîtriser

📌 Les champignons saprophytes exploitent la matière organique morte ou en décomposition, tandis que les champignons parasites exploitent la matière organique vivante d’un hôte.

Compléments

• Les champignons saprophytes dégradent des substrats variés, notamment les feuilles mortes, les débris végétaux ou animaux et les excréments, et remettent à disposition des éléments minéraux comme l’azote, le phosphore et le carbone.

• Les champignons parasites vivent aux dépens d’un hôte vivant, qui peut être un végétal, un animal, un humain ou un autre champignon, et peuvent provoquer des maladies ou sa mort.

• Plus de 95 % des végétaux vasculaires possèdent des mycorhizes.

💡 Astuce mémo

Saprophyte : matière morte ; parasite : hôte vivant ; symbiote : bénéfices réciproques.

📖 3. Classification et principaux groupes

★ À maîtriser

• Les organismes fongoïdes comprennent : les Myxostélideae, les Straménopilae, les Mycotae, qui correspondent aux champignons au sens strict

• Les Mycotae comprennent quatre grandes divisions :

  • les Chytridiomycètes
  • les Zygomycètes
  • les Ascomycètes
  • les Basidiomycètes

📌 Les Ascomycètes produisent généralement huit ascospores à l’intérieur de chaque asque, tandis que les Basidiomycètes produisent quatre basidiospores à l’extérieur de chaque baside.

Compléments

• En 1970, Whitaker classe les champignons dans un règne à part, celui des mycètes, en s’appuyant notamment sur l’absence de chlorophylle et d’amidon.

• Les Myxostélideae sont des organismes gélatineux à plasmode, nourris par phagocytose, qui ne sont pas considérés comme des champignons au sens strict.

• Les Straménopilae comprennent notamment les oomycètes, les diatomées et les algues brunes, et leur reproduction sexuée fait intervenir des spores biflagellées.

• Le règne fongique comprend environ 70 000 espèces recensées, dont 13 500 lichens, tandis que le nombre total de champignons sur la planète est estimé à un million d’espèces.

📖 4. Origine et évolution des champignons

📝 Points essentiels

• Les premiers champignons seraient apparus au Précambrien, il y a environ 600 Ma.

📌 Selon la première hypothèse sur leur origine, les champignons dériveraient d’algues eucaryotes ayant perdu leurs plastes et leurs complexes pigmentaires, ce qui implique une origine multiple et un groupe polyphylétique.

• Selon la première hypothèse, les champignons inférieurs à cellules reproductrices mobiles seraient apparentés aux algues brunes, tandis que les champignons supérieurs à cellules reproductrices non mobiles seraient apparentés aux algues rouges.

📌 Selon la seconde hypothèse, les champignons dériveraient d’un ancêtre protiste commun et formeraient un groupe monophylétique, distinct des règnes végétal et animal.

• Le schéma évolutif proposé part de Chytridiomycètes uniflagellés, puis associe la perte du flagelle et l’apparition de cloisons dans les hyphes aux Zygomycètes, avant une évolution vers les levures ou vers les Ascomycètes et les Basidiomycètes.

💡 Astuce mémo

Origines multiples = polyphylie ; ancêtre commun unique = monophylie.

📖 5. Mycélium et croissance des hyphes

🔑 Notions clés & Définitions

• Mycélium : Appareil végétatif des champignons, formé par l’enchevêtrement d’hyphes, sans tissus fonctionnels ni organes différenciés.

★ À maîtriser

📌 Les hyphes septés sont cloisonnés, tandis que les hyphes siphonnés ou coenocytiques ne sont pas cloisonnés et contiennent plusieurs noyaux dans un même cytoplasme.

• Les hyphes végétatifs sont enfouis dans la matière organique qu’ils décomposent, tandis que les hyphes reproducteurs sont habituellement aériens et produisent des spores.

• La croissance du mycélium se fait par extension et ramification des hyphes, principalement à leur extrémité apicale.

Compléments

• Les cloisons des hyphes septés comportent habituellement un pore central qui permet le passage de petits organites et, dans certains cas, de noyaux entre les cellules.

• Les hyphes reproducteurs des Basidiomycètes forment souvent un sporophore à pied et chapeau, tandis que ceux des Ascomycètes forment des ascocarpes pouvant avoir la forme d’une coupe ou d’un tubercule.

• Les appareils de fructification peuvent se former en cercle à partir d’une spore, car les hyphes croissent de manière rayonnante, produisant des ronds de sorcières.

📖 6. Nutrition et reproduction fongiques

★ À maîtriser

• À l’apex des hyphes, des vésicules sécrétrices apportent des précurseurs de paroi ; leur fusion avec la membrane plasmique libère leur contenu, permettant l’extension de la membrane et de la paroi, qui se distend puis se rigidifie.

• Les champignons sécrètent au niveau apical des enzymes lytiques qui dégradent les macromolécules du substrat, puis absorbent les molécules obtenues et les transportent dans leur cytoplasme.

• Les spores peuvent être produites lors de la reproduction sexuée ou asexuée et assurent la dissémination des champignons.

📌 Les spores des Ascomycètes se forment à l’intérieur des asques, tandis que celles des Basidiomycètes se forment à l’extérieur des basides.

Compléments

• Les enzymes lytiques comprennent notamment :

  • des protéases
  • des amylases
  • des phosphatases
  • des RNases

• Les champignons peuvent explorer rapidement le substrat grâce à des regroupements d’hyphes appelés rhizomorphes et conserver des réserves dans des sclérotes, parfois entourés de cellules dures.

• Les champignons inférieurs peuvent former des sporophores microscopiques dont les organes reproducteurs sont appelés zygosporanges.

• 🔄 Le cycle reproductif se déroule ainsi :

  1. Les spores germent et donnent des mycéliums primaires haploïdes mâle ou femelle.
  2. Les mycéliums primaires s’unissent.
  3. L’union produit un mycélium secondaire dicaryote (n + n), et non diploïde,.
  4. Le mycélium secondaire porte des sporophores fructifères qui produisent de nouvelles spores.

• La morphologie des spores peut aider à déterminer l’espèce d’un champignon lorsque sa fructification ne suffit pas à l’identifier.

💡 Astuce mémo

Enzymes → petites molécules absorbées → nutriments transportés dans le mycélium.

📖 7. Formes et production des spores

🔑 Notions clés & Définitions

• Chlamydiospore : Spore à paroi épaisse et résistante, capable de redonner par bourgeonnement un thalle identique.

★ À maîtriser

📌 Les zoospores sont mobiles grâce à leur flagelle, métaboliquement actives et adaptées au milieu aquatique, tandis que les aplanospores sont dépourvues de flagelle et métaboliquement inactives sauf lors de la germination.

📌 Les mitospores proviennent de cellules différenciées après des mitoses, tandis que les meiospores proviennent de cellules différenciées après des méioses.

Compléments

• Les zoospores fongiques décrites possèdent un seul flagelle postérieur, caractéristique des champignons primitifs.

• Les spores peuvent être uninucléées, plurinucléées ou pluricellulaires, et leurs formes ainsi que leurs modalités de production contribuent à l’identification et à la classification des champignons.

• Les spores fongiques peuvent mesurer de quelques micromètres à plus de 10 µm.

• Les blastospores naissent par bourgeonnement d’un filament ou d’une spore antérieure et peuvent rester en chaînette.

• Les phialospores naissent par bourgeonnement cytoplasmique d’une cellule fertile portée par un conidiophore.

• Les aleuriospores sont des spores apicales à large base d’insertion, formées par un simple renflement du gonidiophore.

• Les arthrospores se forment par segmentation puis différenciation de la spore initiale.

💡 Astuce mémo

Zoospore mobile en milieu aquatique, aplanospore immobile pour la dispersion et la survie

📖 8. Modes de reproduction fongique

★ À maîtriser

📌 La reproduction asexuée conserve le génome et produit des clones, tandis que la reproduction sexuée implique une union cellulaire.

• La reproduction asexuée peut se faire par :
  • fragmentation du mycélium
  • production de stolons
  • production de spores directes

Compléments

📌 Les endospores sont produites à l’intérieur d’un sporocyste, comme chez Mucor, tandis que les exospores sont produites continuellement à l’extrémité de filaments spécialisés, comme chez Penicillium et Aspergillus.

• La production abondante de spores asexuées favorise la prolifération des champignons, et les spores peuvent aussi résister aux conditions défavorables jusqu’au retour de conditions favorables à la germination.

💡 Astuce mémo

Asexuée : clone ; sexuée : fusion et remaniement nucléaire

📖 9. Cycles biologiques des champignons

★ À maîtriser

• Le cycle monogénétique haplophasique est observé chez certains phycomycètes et zygomycètes, notamment Mucor mucedo.

• Le cycle trigénétique à deux sporophytes est présent chez les Ascomycètes et certains Basidiomycètes.

📌 Chez le Coprin, la plasmogamie fusionne les cytoplasmes et produit un mycélium dicaryotique, tandis que la caryogamie fusionne ensuite les deux noyaux haploïdes dans les basides.

Compléments

• Le cycle digénétique est indiqué chez tous les groupes sauf les Ascomycètes, avec Coprinus comatus comme exemple.

• Chez Mucor, la cystogamie conduit à la formation d’une zygospore résistante, qui germe lorsque les conditions redeviennent favorables et produit des spores méiotiques.

• Chez le Coprin, chaque baside produit quatre basidiospores haploïdes exogènes après caryogamie et méiose.

• Chez les Ascomycètes, la plasmogamie est suivie de mycéliums myctohaploïde puis dicaryotique, avant la caryogamie, la méiose et une mitose complémentaire qui produisent huit ascospores endogènes par asque.

💡 Astuce mémo

Chez les Basidiomycètes : plasmogamie → dicaryon → caryogamie → méiose

📖 10. Myxomycètes et cycle de développement

🔑 Notions clés & Définitions

• Myxomycètes : Organismes saprophytes formant un plasmode nu coenocytique, constitué de masses protoplasmiques sans cloisons, et dont le cycle comprend des spores amiboïdes ou myxamibes.

★ À maîtriser

• Les fructifications des Myxomycètes comprennent quatre formes :
  • le sporocyste
  • le plasmodiocarpe
  • l’aethalium
  • le pseudoaethalium

• 🔄 Le cycle de développement des Myxomycètes suit ces étapes :
  1. Le plasmode diploïde forme des sporocarpes.
  2. Les sporocarpes libèrent des spores haploïdes.
  3. Les spores germent en myxamibes en milieu sec ou en myxomonades flagellées en milieu humide.
  4. Deux cellules compatibles fusionnent par syngamie et forment un zygote diploïde.
  5. Le zygote se divise par mitoses synchrones et redonne un plasmode.

Compléments

📌 Les Myxomycètes se nourrissent par absorption et phagocytose au stade de croissance, mais cessent de croître et forment une masse sporale lorsque la nourriture manque.

• L’identification des Myxomycètes repose sur les caractères macro- et microscopiques de leurs fructifications mûres.

📌 Dans un pseudoaethalium, les sporocystes restent individualisés, contrairement à l’aethalium où plusieurs sporocystes agglutinés perdent leur individualité et fusionnent par leurs parois.

• Les spores des Myxomycètes sont généralement sphériques ou subsphériques, et leur taille, leur ornementation et leur couleur sont utiles à l’identification des espèces.

• Lorsque les conditions deviennent défavorables, le plasmode des Myxomycètes peut se rétracter et former des sclérotes résistants.

💡 Astuce mémo

Myxamibe en milieu sec, myxomonade en milieu humide

📖 11. Oomycètes et reproduction aquatique

★ À maîtriser

• Les Oomycètes forment un mycélium de filaments siphonnés, non cloisonnés et plurinucléés, et possèdent une paroi de cellulose plutôt que de chitine.

• En reproduction asexuée, les sporanges des Oomycètes produisent des zoospores à deux flagelles qui nagent dans l’eau et donnent chacune un nouveau mycélium.

Compléments

• Les Oomycètes vivent principalement en milieu aquatique, en eau douce ou salée, et comprennent des espèces saprophytes et parasites d’animaux ou de plantes.

• En reproduction sexuée, les oosphères formées dans les oogonies sont fécondées par un noyau provenant d’une anthéridie, puis le zygote forme une oospore résistante capable de germer et de produire un nouveau mycélium.

💡 Astuce mémo

Zoospores à deux flagelles chez les Oomycètes, à un seul chez les Chytridiomycètes

📖 12. Chytridiomycètes et zygomycètes

🔑 Notions clés & Définitions

• Rhizoïdes : Structures minces et ramifiées qui ressemblent à des racines, se développent sur les aliments et permettent au champignon de se maintenir en place.

★ À maîtriser

• Les Chytridiomycètes produisent des zoospores mobiles à un seul flagelle et présentent généralement une cellule sphérique ou un hyphe coenocytique dépourvu de cloisons.

Compléments

• Les Chytridiomycètes peuvent vivre en milieu aquatique, dans le sol, sur des feuilles, des branches mortes ou des animaux, et certaines espèces sont marines.

• Les Chytridiomycètes sont saprophytes ou parasites et peuvent dégrader la chitine et la kératine.

📖 13. Ascomycètes et fructifications

★ À maîtriser

• Les Zygomycètes possèdent un thalle coenocytique sans cloisons et produisent des spores dépourvues de flagelle.

• En reproduction sexuée, des gamétanges compatibles fusionnent par plasmogamie, leurs noyaux fusionnent ensuite par caryogamie, puis la méiose produit des spores qui redonnent un nouveau mycélium haploïde.

Compléments

• Les Zygomycètes forment des sporangiophores et des hyphes pouvant se recourber en stolons et produire des rhizoïdes au contact de la nourriture.

• Les Zygomycètes vivent sur des végétaux, des animaux morts ou des matières organiques comme les excréments, et certaines espèces vivent en endosymbiose dans le tube digestif d’arthropodes.

• Les Zygomycètes comprennent les Mucorales, associées à la symbiose avec les plantes, les Entomophtorales, parasites des animaux, et les Zoopagales.

• La zygospore des Zygomycètes possède une paroi résistante, et un seul noyau subsiste avant la réduction chromatique lors de la germination.

📖 14. Basidiomycètes et basides

★ À maîtriser

• Les Ascomycètes produisent leurs spores dans des asques situés dans l’hyménium, et chaque asque contient généralement huit ascospores.

• Les trois types d’ascocarpes sont :

  • le périthèce, fermé et muni d’un ostiole
  • le cléistothèce, complètement fermé
  • l’apothécie, ouverte en coupe, en assiette ou en urne

Compléments

📌 Les périthèces libèrent leurs spores par l’ostiole, les cléistothèces après décomposition de leur paroi extérieure et les apothécies de façon explosive à maturité.

• Chez les Morchellacées, le chapeau est formé d’alvéoles reliées par des côtes longitudinales et transversales, tandis que le stipe est blanchâtre et lisse ou non.

• Les Tuberales sont réparties selon trois types de péridium :

  • les péridiums supères, à glèbe peu ou partiellement réticulée et ascospores lisses
  • les péridiums infères, à glèbe velue, plissée ou cylindrique
  • les péridiums urticaires, à glèbe réticulée avec des asques globuleux

📊 Tableaux de synthèse

Types d’hyphes

Formation des spores selon le groupe