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Cellule procaryote et cellule eucaryote

Dossier - Les algues, végétaux aquatiques
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Les algues sont des végétaux aquatiques, qui ne sont pas encore capables de se libérer de l'eau pour vivre, mais déjà doués de la capacité de photosynthèse.

  
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Cellules eucaryotes et cellules procaryotes se différencient par la présence ou non d'un noyau, les procaryotes en étant dépourvues.  La formation des eucaryotes à partir de cellules primitives fut longtemps et âprement discutée !

Endosymbiose entre mitochondrie (cellule eucaryote) et cellule primitive (cellule procaryote). Le même mécanisme serait à l'origine des cyanobactéries. © DR

La relation symbiotique entre mitochondries et cellules primitives

Le monde scientifique est à peu près d'accord aujourd'hui pour admettre l'origine endosymbiotique du noyau (?) des mitochondries et des chloroplastes de ces cellules par des cellules phagocytaires primitives. Voici très succinctement de quoi il s'agit : une cellule primitive douée de la capacité de phagocytose englobe une bactérie alpha pourpre, capable de faire de la respiration oxydative. L'association profite aux deux : la cellule peut respirer et la bactérie peut se nourrir en échange. Ceci pourrait avoir eu lieu il y a plus de 2 milliards d'années.

On peut faire le même raisonnement pour le chloroplaste en disant qu'une cellule primitive capable de respirer et se trouvant à court de substrat à oxyder incorpore par phagocytose une cyanobactérie capable de photosynthèse oxygénique par hydrolyse de l'eau. Ceci, en revanche, aurait eu lieu plus tard vers 1 milliard d'années pour les algues vertes et rouges, beaucoup plus tard encore pour les algues brunes, pour lesquelles c'est plus compliqué (0,3 milliard d'années ?)

Endosymbiose de chloroplaste. © DR

Voici quelques arguments en faveur de cette thèse :

Les organites ont leur propre ADN, qui n'est pas associé à des protéines, ce serait donc un ADN de procaryote ! Les ribosomes présents dans les mitochondries et les chloroplastes ont la même taille que ceux des procaryotes. On a trouvé des séquences de nucléotides semblables dans ces organites et dans les bactéries.

Ces organites ont deux membranes, une de la cellule primitive qui aurait ingéré la bactérie et une qui appartenait à cette bactérie phagocytée.

Symbiose entre cellules eucaryotes et bactéries

Il existe aujourd'hui des cellules eucaryotes (Pelomyxa palustris, une amibe) qui n'ont pas de mitochondries pour leur respiration mais vivent en symbiose avec des bactéries qui en ont et qui respirent pour deux !
On peut aussi observer des cyanobactéries à l'intérieur de cellules eucaryotes : le protiste unicellulaire flagellé Cyanophora paradoxa possède des endosymbiotes photosynthétiques proches des cyanobactéries.

On trouve aussi des cryptophytes qui sont de petites algues unicellulaires (eucaryotes) dont le plaste est constitué par une algue rouge régressée (eucaryote), donc une cellule avec 4 ADN distincts ! Ce qui prouve cette possibilité d'endosymbiose même si ces cellules-ci ne sont pas liées aux cyanobactéries. Mais si ce mécanisme existe pour ces cellules, beaucoup plus évoluées et complexes que les cyanobactéries, il a très bien pu exister pour les précédentes, là se trouve l'argument.

Il existe cependant encore des points à éclaircir comme l'origine du gène codant pour la Rubisco (L-ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/oxygénase : enzyme responsable de la fixation du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse) qui est, actuellement, l'objet de plusieurs hypothèses (De Reviers, 2002).

Schéma de cryptophyte. © DR

 Comparaison entre procaryote et eucaryote

Ci-dessous, un tableau présentant les différences caractéristiques entre ces deux types de cellules.

Critères de différenciation des cellules procaryotes et eucaryotes. © DR