686 cinqUième partie La diversité biologique à travers l’évolution
À l’intérieur du plasmode, le cytoplasme circule dans un
sens puis dans l’autre, en un mouvement pulsatile fascinant à
observer au microscope. Il semble que ce courant cytoplasmique favorise la distribution des nutriments et du dioxygène.
Pour assurer sa croissance, le plasmode étend ses pseudopodes
dans le sol humide, le paillis de feuilles ou le bois pourri, puis
il phagocyte les particules alimentaires. Lorsqu’il y a une
sécheresse ou une pénurie de nourriture, il cesse de croître
et se différencie. Il se met alors à produire des sporocarpes,
lesquels interviennent dans la reproduction sexuée.
Les acrasiomycètes Le cycle de développement des Acrasiomycètes peut nous amener à remettre en question la définition même du mot organisme. Au stade de la croissance, dans
leur cycle de développement, les Acrasiomycètes sont des
cellules individuelles. En l’absence de nourriture, cependant,
les cellules se groupent en un amas (pseudoplasmode) qui
fonctionne comme un individu (figure 28.25). Bien que cette
masse cellulaire ressemble en apparence au plasmode des Myxomycètes, les cellules qui la composent demeurent séparées
par leur membrane plasmique. Les Acrasiomycètes diffèrent
des Myxomycètes par d’autres aspects. Tout d’abord, ce sont
des organismes haploïdes (seul le zygote est diploïde). En
outre, ils produisent un appareil sporifère (sporocarpe) qui
intervient dans la reproduction asexuée. Enfin, la plupart des
Acrasiomycètes n’ont pas de stade flagellé.
Dictyostelium discoideum, un Acrasiomycète abondant dans
les tapis forestiers, est devenu un organisme modèle pour
l’étude de l’évolution de la multicellularité. Les recherches
portent notamment sur le stade du développement de l’appareil sporifère. À ce stade, les cellules qui forment le pied des
sporocarpes s’assèchent et meurent, alors que celles qui se
trouvent dans la partie supérieure survivent et peuvent se
reproduire. Les scientifiques ont découvert que des mutations touchant un seul gène peuvent transformer des cellules individuelles de Dictyostelium en « tricheuses » qui ne
s’intègrent jamais au pied. Comme ces cellules mutantes
présentent un important avantage reproductif sur les non
mutantes, pourquoi les cellules de Dictyostelium ne trichentelles pas toutes ?
Des découvertes récentes proposent une réponse à cette
question. Il appert que la surface des cellules mutantes est
dépourvue d’une protéine particulière, différence que les cellules non mutantes reconnaissent. Ces dernières s’unissent
de préférence à leurs semblables, privant de ce fait les cellules
mutantes de la possibilité de les exploiter. Or, ce système de
reconnaissance pourrait avoir eu d’importantes répercussions
sur l’évolution d’Eucaryotes multicellulaires comme les Animaux et les Végétaux.
Les Gymnamibes
Les Gymnamibes forment un groupe nombreux et varié
d’Amibozoaires. Ces Protistes unicellulaires sont très abondants dans le sol ainsi qu’en eau douce et en eau salée. La
plupart sont des hétérotrophes qui recherchent activement
des bactéries et d’autres Protistes pour s’en nourrir (voir la
figure 28.3). Certaines Gymnamibes se nourrissent aussi de
détritus (matières organiques non vivantes).
. Figure 28.23
quelle est la racine de l’arbre des eucaryotes ?
eXpérienCe Constatant à quel point il est difficile de déterminer la
racine de l’arbre phylogénétique des Eucaryotes, Alexandra Stechnmann et
Thomas Cavalier-Smith, de la University of Oxford, ont proposé une nouvelle approche. Ils ont étudié deux gènes, soit celui de l’enzyme DHFR
(dihydrofolate réductase) et celui de l’enzyme TS (thymidylate synthase).
Pour ce faire, les chercheurs ont tiré profit d’un événement rare dans
l’évolution, à savoir la fusion chez certains organismes des gènes DHFR
et TS, entraînant la production d’une seule protéine régissant les activités des deux enzymes. Stechmann et Cavalier-Smith ont amplifié (par
ACP ; voir la figure 20.8, p. 468) et séquencé les gènes DHFR et TS de neuf
espèces (un Choanoflagellé, deux Amibozoaires, un Euglénobionte, deux
Chromalvéolés et trois Rhizariens). Les chercheurs ont ensuite combiné
leurs données et celles, qui avaient été publiées auparavant, concernant
des espèces de Bactéries, d’Animaux, de Végétaux et d’Eumycètes.
résultats Toutes les bactéries étudiées présentent les deux gènes
(DHFR et TS), ce qui donne à penser qu’il s’agit là d’un élément ancestral
(indiqué par un point rouge dans l’arbre ci-dessous). D’autres taxons présentant les deux gènes sont indiqués en caractères rouges. Les gènes
fusionnés constituent donc un caractère dérivé que présentent certains
membres (en bleu) des supergroupes des Excavobiontes, des Chromalvéolés, des Rhizariens et des Archéplastides :
Choanoflagellés
Animaux
Diplomonadines
Unichontes
Excavobiontes
Chromalvéolés
Rhizariens
Archéplastides
Ancêtre
commun
à tous les
Eucaryotes
Fusion
des gènes
DHFR et TS
Euglénobiontes
Alvéolobiontes
Straménopiles
Algues rouges
Algues vertes
Végétaux
Rhizariens
Eumycètes
Amibozoaires
ConClusion Ces résultats étayent l’hypothèse selon laquelle la racine
de l’arbre se trouverait entre les Unichontes et les autres Eucaryotes, et
donnent à penser que le groupe des Unichontes aurait été le premier à
diverger. Comme les données qui soutiennent cette hypothèse ne reposent
que sur un seul caractère – la fusion des gènes DHFR et TS –, d’autres
données seront nécessaires pour en évaluer la validité.
sourCe A. Stechmann et T. Cavalier-Smith, Rooting the eukaryote tree
by using a derived gene fusion, Science 297, p. 89-91, 2002.
et si ?
Stechmann et Cavalier-Smith affirment que leurs conclusions ne sont valides que si les gènes n’ont fusionné qu’une fois et
qu’ils ne se sont pas fragmentés par la suite. Pourquoi cette hypothèse
est-elle déterminante dans leur approche ?
inVeStiGation
À l’intérieur du plasmode, le cytoplasme circule dans un
sens puis dans l’autre, en un mouvement pulsatile fascinant à
observer au microscope. Il semble que ce courant cytoplasmique favorise la distribution des nutriments et du dioxygène.
Pour assurer sa croissance, le plasmode étend ses pseudopodes
dans le sol humide, le paillis de feuilles ou le bois pourri, puis
il phagocyte les particules alimentaires. Lorsqu’il y a une
sécheresse ou une pénurie de nourriture, il cesse de croître
et se différencie. Il se met alors à produire des sporocarpes,
lesquels interviennent dans la reproduction sexuée.
Les acrasiomycètes Le cycle de développement des Acrasiomycètes peut nous amener à remettre en question la définition même du mot organisme. Au stade de la croissance, dans
leur cycle de développement, les Acrasiomycètes sont des
cellules individuelles. En l’absence de nourriture, cependant,
les cellules se groupent en un amas (pseudoplasmode) qui
fonctionne comme un individu (figure 28.25). Bien que cette
masse cellulaire ressemble en apparence au plasmode des Myxomycètes, les cellules qui la composent demeurent séparées
par leur membrane plasmique. Les Acrasiomycètes diffèrent
des Myxomycètes par d’autres aspects. Tout d’abord, ce sont
des organismes haploïdes (seul le zygote est diploïde). En
outre, ils produisent un appareil sporifère (sporocarpe) qui
intervient dans la reproduction asexuée. Enfin, la plupart des
Acrasiomycètes n’ont pas de stade flagellé.
Dictyostelium discoideum, un Acrasiomycète abondant dans
les tapis forestiers, est devenu un organisme modèle pour
l’étude de l’évolution de la multicellularité. Les recherches
portent notamment sur le stade du développement de l’appareil sporifère. À ce stade, les cellules qui forment le pied des
sporocarpes s’assèchent et meurent, alors que celles qui se
trouvent dans la partie supérieure survivent et peuvent se
reproduire. Les scientifiques ont découvert que des mutations touchant un seul gène peuvent transformer des cellules individuelles de Dictyostelium en « tricheuses » qui ne
s’intègrent jamais au pied. Comme ces cellules mutantes
présentent un important avantage reproductif sur les non
mutantes, pourquoi les cellules de Dictyostelium ne trichentelles pas toutes ?
Des découvertes récentes proposent une réponse à cette
question. Il appert que la surface des cellules mutantes est
dépourvue d’une protéine particulière, différence que les cellules non mutantes reconnaissent. Ces dernières s’unissent
de préférence à leurs semblables, privant de ce fait les cellules
mutantes de la possibilité de les exploiter. Or, ce système de
reconnaissance pourrait avoir eu d’importantes répercussions
sur l’évolution d’Eucaryotes multicellulaires comme les Animaux et les Végétaux.
Les Gymnamibes
Les Gymnamibes forment un groupe nombreux et varié
d’Amibozoaires. Ces Protistes unicellulaires sont très abondants dans le sol ainsi qu’en eau douce et en eau salée. La
plupart sont des hétérotrophes qui recherchent activement
des bactéries et d’autres Protistes pour s’en nourrir (voir la
figure 28.3). Certaines Gymnamibes se nourrissent aussi de
détritus (matières organiques non vivantes).
. Figure 28.23
quelle est la racine de l’arbre des eucaryotes ?
eXpérienCe Constatant à quel point il est difficile de déterminer la
racine de l’arbre phylogénétique des Eucaryotes, Alexandra Stechnmann et
Thomas Cavalier-Smith, de la University of Oxford, ont proposé une nouvelle approche. Ils ont étudié deux gènes, soit celui de l’enzyme DHFR
(dihydrofolate réductase) et celui de l’enzyme TS (thymidylate synthase).
Pour ce faire, les chercheurs ont tiré profit d’un événement rare dans
l’évolution, à savoir la fusion chez certains organismes des gènes DHFR
et TS, entraînant la production d’une seule protéine régissant les activités des deux enzymes. Stechmann et Cavalier-Smith ont amplifié (par
ACP ; voir la figure 20.8, p. 468) et séquencé les gènes DHFR et TS de neuf
espèces (un Choanoflagellé, deux Amibozoaires, un Euglénobionte, deux
Chromalvéolés et trois Rhizariens). Les chercheurs ont ensuite combiné
leurs données et celles, qui avaient été publiées auparavant, concernant
des espèces de Bactéries, d’Animaux, de Végétaux et d’Eumycètes.
résultats Toutes les bactéries étudiées présentent les deux gènes
(DHFR et TS), ce qui donne à penser qu’il s’agit là d’un élément ancestral
(indiqué par un point rouge dans l’arbre ci-dessous). D’autres taxons présentant les deux gènes sont indiqués en caractères rouges. Les gènes
fusionnés constituent donc un caractère dérivé que présentent certains
membres (en bleu) des supergroupes des Excavobiontes, des Chromalvéolés, des Rhizariens et des Archéplastides :
Choanoflagellés
Animaux
Diplomonadines
Unichontes
Excavobiontes
Chromalvéolés
Rhizariens
Archéplastides
Ancêtre
commun
à tous les
Eucaryotes
Fusion
des gènes
DHFR et TS
Euglénobiontes
Alvéolobiontes
Straménopiles
Algues rouges
Algues vertes
Végétaux
Rhizariens
Eumycètes
Amibozoaires
ConClusion Ces résultats étayent l’hypothèse selon laquelle la racine
de l’arbre se trouverait entre les Unichontes et les autres Eucaryotes, et
donnent à penser que le groupe des Unichontes aurait été le premier à
diverger. Comme les données qui soutiennent cette hypothèse ne reposent
que sur un seul caractère – la fusion des gènes DHFR et TS –, d’autres
données seront nécessaires pour en évaluer la validité.
sourCe A. Stechmann et T. Cavalier-Smith, Rooting the eukaryote tree
by using a derived gene fusion, Science 297, p. 89-91, 2002.
et si ?
Stechmann et Cavalier-Smith affirment que leurs conclusions ne sont valides que si les gènes n’ont fusionné qu’une fois et
qu’ils ne se sont pas fragmentés par la suite. Pourquoi cette hypothèse
est-elle déterminante dans leur approche ?
inVeStiGation