3 domaines et des virus Flashcards
Quels sont les trois domaines du vivant ?
Bactéries, eucaryotes et archées
Procaryotes (bactérie et archée)
Forme ADN
Présence membrane intracellulaire ?
Type de reproduction
*Membranes intracellulaires absentes
Dimensions plus petites que 1 um
Pas d’histones chez les bactéries
Histones chez les archées
*ADN circulaire
*Reproduction par fission binaire
*Grande diversité du métabolisme
Quelles sont les différences marquées entre les trois domaines du vivant ?
Eucaryotes ont une enveloppe nucléaire plus qu’un chromosome linéaire, présence d’histones, cytosquelette et organites membraneux
Les archées et les eucaryotes ont des introns et plusieurs types d’ARN polymérase
Les bactéries ont le formyl-méthionine comme 1re acide aminé dans la synthèse protéique (méthionine pour archées et eucaryotes) et peptidoglycane dans la paroi cellulaire
Caractères propres des bactéries
Paroi de peptidoglycanes contient de l’acide muramique
1er acide amine: formylméthionine
Un seul type d’ARN polymérase
Absents: introns, histones, membranes internes, organites
Bactéries – Première classification
Caractérisées et classifiées selon leur réaction avec la
méthode de coloration Gram (colore les peptidoglycanes)
- Gram positif: plusieurs pathogènes sensibles aux
antibiotiques - Gram négatif (lipopolysaccharides): quelques pathogènes importants,
résistance aux antibiotiques
Bactéries- Classification récente, % pour une même espèce et diversité
Infos génétiques et approche phylogénétique
Séquence gène ARN 16s similaire à 97% (= même espèce)
1 million à 1 milliard de bactéries sur Terre
Limite critères classification bactéries
Exemples streptococcus
critère 97% arbitraire, sans fondement biologique
* Streptococcus pneumoniae et S. mitis, nommées pour leur
effet pathogène ou non, sont similaires à plus de 99%
* On emploie le terme d’unité taxonomique opérationnelle
(OTU en anglais) plutôt que de vraies espèces-lignées
indépendantes
Diversité des bactéries dans une même espèce + exemple
Au sein d’une même ‘espèce’ les différences peuvent être
considérables lorsqu’on analyse l’ensemble des gènes.
Exemple de Escherichia coli
* Génome de base commun
* Pangénome énorme (gamme complète gène dans une espèce)
Qu’est-ce qu’un éco-génome?
gènes
spécifiques à certaines lignées
Bactéries- diversité métabolique
définition large
Diversité fonctionnelle de par les différentes voies métaboliques, et très peu par la morphologie
Bactéries- diversité métabolique
Autotrophes (source de C, 2 types)
La source de carbone = CO2
1.Photo-autotrophes
2. Chimio-autotrophes
Bactéries- diversité métabolique
Photo-autotrophes
Source d’É = lumière
N’absorbent pas les mêmes longueurs d’ondes que la chlorophylle des plantes vertes
Peuvent vivre sous les algues vertes!
Chimio-autotrophes
Source d’É= substances chimiques inorganiques (sans lumière!)
Hydrogène, composés azotés, composés soufrés, fer, O2, CO2
Bactéries- diversité métabolique
Hétérotrophes (Source de C, 2 types)
Source de C= composés organiques
1. Photo-hétérotrophes
2. Chimio-hétérotrophes
Bactéries- diversité métabolique
Photo-hétérotrophes
Source d’É= lumière
Bactéries- diversité métabolique
chimio-hétérotrophes
Source d’É= composés organiques
Regroupent la majorité des bactéries
Diversité nutritionnelle:
-Saprophytes ou décomposeurs
- Parasites
Bactéries - origine
Premier fossile
- Milliards d’années
- Premiers org. vivants
Stromatolites, structures d’origine bactérienne (Cyanobactéries)
- Grands Lac des Esclaves (Canada)- fossile
- Site de Warrawoona en Australie orientale (3.5 MA) et de Fig Tree en Afrique du Sud (3.2 MA) - formation en cours
Bactéries – importance écologique
- Cycles biogéochimiques
- Fixation de l’azote atmosphérique
-Photosynthèse et production de l’oxygène : production primaire planétaire (photoautotrophes de océans = 50% produc. primaire brute - énergie fixée)
- Décomposition et dégradation des déchets (dont humains)
- Symbiose (mutualisme) avec d’autres organismes : ruminants et plantes
- Pathogènes des plantes et des animaux
-Microbiote bactérien chez les humains et autres animaux = impact sur la santé, la reproduction, etc.
Bactéries - utilité
- Production de nourriture
- Médicaments : antibiotiques
- Biotechnologies : plasmides pour produc. utiles et ADN poly. de Thermus aquaticus pour les PCR
-Probiotiques
Les Archées clades
- Clades majeurs (non détaillé)
- Relations plus ou moins bien établies
Archées- Découverte
Découverte ‘accidentelle’ par
phylogénie moléculaire avec l’ARN
ribosomique 16S
– Séquences qui se regroupent et
forment un tout à part des
bactéries et des eucaryotes
=> un nouveau domaine du vivant!
Archées- caractères dérivés propres
Caractères dérivés propres
– Composition de la membrane `Phospholipides membranaires
particuliers (fig 1b et 2)
– ARN de transfert particulier
– Ribosome avec une forme
caractéristique
Archées- Premiers constats
vivent dans les milieux
extrêmes
– Sources géothermales (105oC). Par exemple dans
les grands fonds marins
– Milieux acides (pH = 2)
– Milieux anoxiques
– Milieux très froids . Elles constituent 34% de la
biomasse des prokaryotes de la surface des eaux
côtières antarctiques
Eucaryotes- Caractères dérivés propres
– ADN dans un noyau délimité
par une membrane nucléaire
– Chromosomes condensés lors
de la division cellulaire
– Division cellulaire par mitose
– Microtubules du cytosquelette
– Présence de mitochondries
– Reproduction véritablement
sexuée (méiose)
Méiose résultat
4 cellules-filles avec 1/2 matériel génétique
Eucaryotes- cellule “chimère”
– Cette cellule a acquis des organites très
performants par endocytose
* La mitochondrie (origine : Protéobactéries D)
* Le chloroplaste (origine : cyanobactéries)
Un organisme eucaryote photosynthétique
possède 3 génomes d’origines différentes!
Eucaryotes - organites- Mitochondrie
– Endosymbiose primaire d’une protéobactérie D
hétérotrophe aérobie:
* un seul événement dans l’évolution des eucaryotes;
* tous les eucaryotes possèdent des mitochondries, ou l’ont perdu
ensuite (perte dite ‘secondaire, p.ex. Giardia lamba)
– Les gènes de l’ADN mitochondrial ont subi plusieurs sorts:
* gardés
* perdus
* transférés et intégrés à l’ADN nucléaire
Eucaryotes - origine
- Membrane nucléaire (noyau)
- Endosymbiose en série
2a. Protéobactérie aérobique
=> mitochondrie
2b chez la lignée verte
Cyanobactérie photosynthétique
=> Chloroplaste
Relations entre les domaines
traces des événements anciens
L’ADN des mitochondries et des chloroplastes est similaire aux
bactéries actuelles
Eucaryotes –
Diversité et évolution
- Unicellulaires (protistes) ou
multicellulaires - Plusieurs transitions
indépendantes vers la
multicellularité - Deux grands clades
- Bicontes
- Unicontes
- Plusieurs nœuds irrésolus
(l’ordre des divergences
n’est pas déterminé ou très
contentieux)
Eucaryotes – clades majeurs- (2)
- Bicontes
- Unicontes
Eucaryotes – clades majeurs- Bicontes
– Caractères dérivés propres
* Les organismes cellulaires et les cellules libres des
organismes pluricellulaires présentent deux flagelles.
* Regroupent la lignée verte (dont les chlorobiontes – « les
végétaux ») et plusieurs unicellulaires.
Eucaryotes – clades majeurs- Unicontes
– Caractères dérivés propres
* Les organismes cellulaires et les cellules libres des
organismes pluricellulaires présentent un seul flagelle.
* Regroupent les champignons, les choano-organismes (dont
les métazoaires – i.e. « les animaux ») et quelques
unicellulaires.
Lignée verte
Chloroplastes et
mitochondries avec
deux membranes
Autres eucaryotes (mitochondrie)
mitochondries avec
deux membranes
Eucaryotes – ‘protistes’
- Unicellulaires eucaryotes
– On en retrouve dans presque tous les clades
– Se rencontrent partout où il y a de l’eau ou de
l’humidité
– Plusieurs taxons forment le phytoplancton et le
zooplancton
Eucaryote - Diversité des protistes
Mode de vie, métabolisme, locomotion, reproduction, coquille externe
– Leur mode de vie
* Vie libre ou en symbiose (mutualisme ou parasitisme)
– Leur métabolisme
* autotrophe ou hétérotrophe
– Leur moyen de locomotion
* cils, flagelles, mouvements amiboïdes
– Leur mode de reproduction
* asexué ou sexué
* cycle vital simple ou complexe
– La présence d’une coquille externe
* silice ou calcaire
Diversité des protistes:
exemples
- Chromoalvéolés
– Apicomplexés: Plasmodium
– Straménopiles: Diatomée
Eucaryotes- Apicomplexés
Clade, cycle vital, hôte(s), exemple
- Clade d’unicellulaires eucaryotes qui sont
parasites des animaux. Certains causent
d’importantes maladies chez l’humain
– Cycle vital complexe - Différents hôtes
- Stades de reproduction sexuée et asexuée
- Exemple: Le parasite Plasmodium vivax,
responsable de la malaria (paludisme)
– Hôte intermédiaire: l’humain
– Hôte final: un moustique Anopheles sp.
La malaria
En 2010: entre 150 et 300
millions de cas par année et
entre 500 000 et 850 000
morts (surtout les enfants < 5
ans, 90% en Afrique)
Contrôle de la malaria
- Stratégie de contrôle
– S’attaquer au parasite? - Vaccins?
- Difficultés persistent
– S’attaquer aux hôtes? - Pesticides
– La résistance des Anophèles aux
insecticides conventionnels à provoquer
une recrudescence de la malaria dans
plusieurs pays. - Filets protecteurs
– Médicaments: quinine, chloroquinine et
méfloquine - nécessite des intervenants en médecine.
- Effets secondaires à long terme
Eucaryotes- Straménopiles
caractère dérivés propres
*Plusieurs algues marines et dulcicoles
* Caractères dérivés propres
* Pigments photosynthétiques caractéristiques
* Chloroplaste entouré de quatre membranes (deux
supplémentaires aux deux classiques)
Eucaryotes Straménopiles
exemple
exemples:
– les chrysophytes ou bacillariophycées
* Nom commun : les diatomées
* Formes très variées de leur coque en silice
* Phytoplancton abondant des océans
Les virus- définition
Agent infectieux qui doit se répliquer dans une cellule hôte
Virus- structure
- Formé d’une capside protéique qui contient des molécules
d’ARN ou d’ADN, et parfois quelques enzymes. Une enveloppe
avec lipides entoure parfois la capside. - Taille du génome : 2 kb à 1 Mb (2000 à 1 millions de bases)
- Non-cellulaire (en entend parfois: acaryotes)
- Sans membranes ni organelles
- Sans métabolisme
Types de virus (3)
Selon le matériel génétique (et les intermédiaires) pour
former l’ARN messager (qui sert ultimement à la production de protéines
virales)
- Virus à ADN (types I et II)
- Virus à ARN (types III, IV et V)
- Virus à transcription inverse (ARN -> ADN) (types VI et VII)
Réplication virale - étapes générales (6)
- Adsorption (fixation mbr. Cellule hôte)
- Pénétration
- Décapsidation
- Synthèse d’acides nucléiques et
protéines virales - Assemblage et encapsidation
- Libération
Virus- Évolution: Origine
- Avant la vie cellulaire (?)
- Dérivés des cellules
- Génome réduit ou échappé des cellules
- Coévolution
- Virus causent la modification des cellules avec ARN
(n’existe plus) en cellules avec ADN (toutes les cellules
vivantes aujourd’hui) - Origine ‘simultanée’ près des sources hydrothermales
SEUL CONSENSUS: LES VIRUS SONT TRÈS ANCIENS
Virus- Diversité
- Chaque domaine du vivant est infecté par des virus tout à
fait différents
Les virus- Évolution: Transfert de matériel génétique entre génomes
- Virus vers virus
- Cellule vers virus
- Virus vers cellule
Virus vers virus
lors de co-infection par des virus différent
Virus vers cellule
certains virus (ou portions) s’intègrent de
de façon stable dans le génome des cellules. Ils deviennent
des rétrovirus endogènes
- Souvent répétés dans le génome
- Aucun effet sur l’hôte….voire effet positif
- Souvent partagés par des clades majeurs: origine
ancienne
- Important dans l’histoire des primates
- 8% du génome humain, rôle de régulation dans le
développement du cerveau!
Virus- Évolution: Spécificité et changement d’hôtes
Exemple de l’influenza A causant la grippe
virus humain a attaqué aussi des cochons (grippe aviaire)
Virus - écologie et utilité
- Ils sont partout ! (milieux terrestres, aquatiques)
- Ils influencent les cycles des nutriments des océans!
- Ils infectent tout le vivant
- Nos plantes agricoles… et leurs ennemis
- Les animaux, qu’on aime ou pas
- Nous
- Actualités: Potentiel de luttes contre les bactéries (virus
complètement différents des virus à eucaryotes)
VIRUS = VIVANT?
pas vivant, car pas faire le travail soi-même
Le microbiome- microbiote
- la communauté de micro-organismes vivant ensemble, leur diversité
- qualifié par le lieu : (p. ex.) microbiote intestinal humain
Microbiome
- Terme général : le microbiote et son milieu (par analogie à biome)
- Termes spécifiques selon le milieu; (p. ex.)
o un organe particulier : microbiome intestinal
o les racines d’un arbre : rhyzobiome
o les feuilles d’un arbre : microbiome de la phyllosphère
o etc.
Metagénome
- diversité génétique du microbiote
- (aka microbiome…confusion des termes)
holobionte
*Microbiote et son hôte
* Peut être vu comme une seule entité évolutive et écologique
Hologénome
le génome de l’holobionte
Le microbiome des plantes- Sur la planète
- 10^30 cellules – autant de carbone que toutes les plantes
- 10^26 cellules sur les feuilles des végétaux
- densité de 10^6-7cellules microbiote/cm2
- Microbes dans et sur les racines, dans les vaisseaux, sur et dans les graines,
partout! - Pas seulement des bactéries! Archées, microchampignons et virus
Le microbiome des plantes- effets sur multiples niveaux (3)
-individus
-populations
-écosystèmes
Le microbiome des animaux (où)
- Idem! Partout!
- Sur la peau, dans le tractus digestif, et même dans des cellules spécialisées
Le microbiome des animaux- Effets multiniveaux (7)
- Croissance
- Fécondité
- Survie
- Résistance aux pathogènes
- Choix de partenaires !
- testé chez la mouche drosophile
- variable entre espèces
Microbiote – exemple en nature
Puceron vert du pois - Acyrthosiphon pisum
Une bactérie symbionte obligatoire pour la nutrition du
puceron ( Buchnera aphidicola) : production d’acides aminés
essentiels
- Association depuis > 120 Ma
- Cellules spéciales du puceron dédiées à héberger les
bactéries (millions de bactérie dans un puceron!)
- Génome réduit
Microbiote – exemple en nature
Puceron vert du pois - Acyrthosiphon pisum
Regiella insecticola & Hamiltonella defensa:
Deux bactéries
symbiontes facultatives offrent une protection contre le
parasitisme. Elles empêchent le développement de l’œuf
pondu par la guêpe.
Ces bactéries sont dépendantes de Buchnera!
Quels sont les quatre caractéristiques qui régule la quantité des espèces ?
- Modification du paysage par activités humaines
- Singe qui habitat - Contamination (pollution)
- Apis mellifera meurt à cause des pesticides en
agriculture - Changement du climat (hausse T)
-Mort des grenouilles car microbiote survit moins bien à
une T plus haute - Élevage en captivité
-Grue élevée qui survit moins bien que Grue élevée en captivité car microbiote plus fort
