Caractérisation et classification

Question 1

Quel est le but de la taxonomie? Comment sont définis les groupes taxonomiques?

Answer 1

C’est d’établir des groupes naturels d’organismes présentant des caractères communs.

Les groupes taxonomiques sont définis comme des TAXONS ou TAXA.

Question 2

Vrai ou faux? Si des organismes se ressemblent, ils sont sûrement liés.

Answer 2

Vrai.

Question 3

Comment fonctionne la hiérarchie des taxons?

Answer 3

Elle fonctionne en fonction des caractères communs. Plus on monte dans la hiérarchie, les caractéristiques communes sont de moins en moins nombreuses, car c’est de plus en plus spécifique.

C’est une hiérarchie non-chevauchante puisqu’un organisme fait partir d’un seul taxon à un niveau donné de la hiérarchie.

Question 4

Quelles sont les étapes de la hiérarchie chez les procaryotes?

Answer 4

1. Espèce (taxon de base, le plus stable dans la hiérarchie)
2. Genre (regroupe un nombre d’espèce ayant des caractéristiques similaires)
3. Famille (regroupe un nombre de genre ayant des caractéristiques similaires)
4. Ordre (regroupe familles)
5. Classe
6. Phylum (embranchement)
7. Domaine

Question 5

Quels sont les suffixes utilisés dans la hiérarchie des procaryotes?

Answer 5

Pour la famille, on utilise toujours le suffixe aceae.

Pour l’ordre, on utilise toujours le suffixe ales.

Question 6

Quelles sont les étapes de la hiérarchie chez les eucaryotes?

Answer 6

1. Espèce (chat)
2. Genre (félin de petite taille)
3. Famille (félin)
4. Ordre (carnivore)
5. Classe (mammifère)
6. Sous-embranchement (cordée)
7. Embranchement (organismes vertébrés)
8. Règne (animal)
9. Domaine (eucaryote)

Question 7

Qu’est-ce que permet la taxonomie?

Answer 7

L’identification des organismes par leur description et leurs caractéristiques.

La nomenclature

La classification ou systématique qui sont les arrangements et les relations inter-groupes.

Question 8

Qu’est-ce qu’une culture pure?

Answer 8

Culture (population) de microorganismes où tous les individus ont les même caractéristiques.

Question 9

Qu’est-ce qu’une souche?

Answer 9

Ce sont des isolats d’une culture pure dans un environnement précis. Tous les descendants d’une culture pure (sous-culture).

Par exemple, 204 isolats de 204 microbiotes intestinal. Ce sont tous des isolats de culture pure. Ces isolats sont des souches, ils ont des caractéristiques communes, mais ne sont pas identiques.

Question 10

Quelle est la définition d’une espèce?

Answer 10

Ce sont des groupes de souches dont les caractéristiques sont (presque) identiques.

Par exemple des souches d’Escherichia coli de différents individus possèdent tous les mêmes caractéristiques de base par contre certaines caractéristiques périphériques peuvent varier.

C’est le taxon de base.

Question 11

Qu’est-ce qu’une souche type?

Answer 11

C’est une souche qui possède toutes les caractéristiques représentatives de l’espèce (la référence).

Question 12

Pourquoi la souche type est-elle nécessaire?

Answer 12

Elle est nécessaire pour comparer un nouvel isolat.

Question 13

Quel est le préalable de la description et de la caractérisation d’un organisme?

Answer 13

C’est d’en faire une culture pure.

Question 14

Quels sont les types de caractères qu’on peut utiliser pour caractériser un organisme?

Answer 14

Les caractères morphologiques, la composition biochimique, les caractéristiques physiologiques, les caractéristiques métaboliques, les caractéristiques génétiques, les interactions avec l’hôte, les caractéristiques écologiques, les caractéristiques moléculaires.

Question 15

Comment peut-on déterminer les caractéristiques morphologiques d’un organismes?

Answer 15

En utilisant le microscope et des colorations car les organismes sont invisibles à l’oeil nu.

Question 16

Dans certain cas, lorsque nous sommes en présence d’un organisme sur lequel on a très peu d’informations, quelles sont les caractéristiques qu’on peut aller observer?

Answer 16

La composition biochimique des membranes (types de lipiques, alcools)

La composition chimique des parois cellulaire. On peut regarder les polysaccharides et les protéines. Si on retrouve les peptidoglycanes (muréine), on a des eubactéries tandis que si on a de la pseudomuréine, on a des archaebactéries. Si on a de la cellulose, on a des mycètes ou des algues.

Question 17

Quelles sont les caractéristiques physiologiques des organismes?

Answer 17

Les exigences nutritionnelles qui doivent être présentes dans le milieu de culture. Il y a les sources de carbone, les facteurs de croissance.

Les conditions d’incubations telles que la température, l’oxygène et la lumière.

Question 18

Quelles sont les caractéristiques métaboliques des organismes?

Answer 18

Les produits finaux de fermentation qui sont typiques pour certaines espèces. Il est possible de les identifier ainsi que de les quantifier.

Les enzymes extracellulaires telles que les protéases, les exotoxines (libérées dans l’environnement par les organismes pathogènes) et les hémolysines (une exotoxine qui permet de briser le complexe entre l’hémoglobine et l’atome de fer, cela permet à la bactérie d’utiliser le fer qui est un élément essentiel à sa croissance).

Question 19

Comment est-il possible de mesurer la composition en GC% d’un organisme?

Answer 19

Il est possible de la mesurer à l’aide d’un spectrophotomètre UV (260nm). Un ADNdb absorbe moi de lumière qu’un ADNmonocaténaire.

On détermine la température de fusion (Tm) qui est la température à laquelle 50% de l’ADN est sous forme monocaténaire (dénaturé).

Puisqu’il y a 3 liaisons H entre G et C et 2 liaisons H entre A et T, il faudra plus d’énergie sous forme de chaleur pour dénaturer un brin qui est riche en liaisons GC. C’est comme ça qu’il est possible de déterminer le % en GC.

Question 20

Quelles sont les caractéristiques génétiques des organismes?

Answer 20

La composition en GC%.

Les plantes et les animaux ont environ 30-50%. Les microorganismes ont entre 25-80%.

Ces valeurs sont typiques de l’espèce, mais pas exclusives. Cette valeur est très similaire à l’intérieur d’un certain genre.

Il y a aussi le nombre de chromosomes (chez les eucaryotes) et les caractéristiques des plasmides (taille, nombre, gènes plasmidiques).

Question 21

Vrai ou faux? Certains organismes peuvent avoir le même GC% sans faire partie de la même espèce amis en faisant partie du même genre.

Answer 21

Vrai.

Question 22

Quels sont les types de caractères morphologiques observables chez les organismes?

Answer 22

La taille, la forme, l’arrangement, les structures cellulaire, les endospores et la réaction aux colorants.

Question 23

Quelles sont les caractéristiques des interactions avec l’hôte qu’il est possible d’observer?

Answer 23

La pathogénicité (il y aura des effets négatifs sur l’hôte). La capacité de provoquer une maladie chez différents hôtes (la spécificité des hôtes peut être un bon indicateur puisque certains virus s’attaquent seulement aux humains par exemple)

La symbiose (il y aura un effet positif sur l’hôte). Par exemple, les rhibozium ou les poissons fluorescents (la fluorescence provient de microorganimes)

Question 24

Quelles sont les caractéristiques écologiques observables chez les organismes?

Answer 24

Leur habitat ainsi que leur niche écologique (rôle dans les cycles de la matière).

Question 25

Quelles sont les caractéristiques moléculaires (quand même en lien avec la génétique) des organismes?

Answer 25

La comparaison de leurs séquences. On peut remarquer les gènes conservés, les protéines conservées, les séquences signatures (présentes seulement chez l’organisme d’intérêt par analyses bio-informatiques) et l’homologie des séquences (chez des organismes apparentés).

Question 26

Comment peut-on mesurer l’homologie des séquences entre deux organismes apparentés?

Answer 26

Avec l’hybridation ADN-ADN.

Si on a deux organismes apparentés, il est plus que probable que certaines séquences de nucléotides présentes au noyau soient complémentaires.

On marque l’ADNdb d’une espèce en particulier. On chauffe les deux brins d’ADNdb provenant de deux espèces différentes pour permettre aux brins de se détacher. On laisse ensuite les brins se réapparier et les différentes séquences complémentaires des deux espèces vont s’apparier.

Les ADNdb possédant un seul brin marqué sera le résultat de l’hybridation de deux séquences complémentaires des deux espèces.

Question 27

Comment caractériser l’hybridation moléculaire d’organismes provenant de la même espèce?

Answer 27

Si deux organismes proviennent de la même espèce, on peut aller chercher plus de 80% de complémentarité.

Question 28

La technique de l’hybridation est valable pour quel type d’espèce?

Answer 28

Pour les espèces apparentés, sinon ça ne fonctionnera pas.

Question 29

Après avoir déterminé toutes les caractéristiques de notre organisme, quels sont les différents moyens pour l’identifier?

Answer 29

Compilation des caractères et comparaison avec espèces connues

Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology.

Manuels d’identification pour microorganismes eucaryotes.

Sites internet: comparaison de séquences
◦ NCBI, Genbank, EMBL…

Question 30

Vrai ou faux? Si on découvre une espèce, on peut lui attribuer n’importe quel nom.

Answer 30

Faux, on peut lui attribuer un nom mais pas n’importe lequel. Le nom se donne selon certains critères.

Question 31

Qui s’assure de la validité des noms proposés pour les nouveau microorganismes?

Answer 31

Comité International de Systématique des Procaryotes/Microorganismes eucaryotes

Question 32

Qui est Carl von Linné?

Answer 32

C’est lui qui a établi la nomenclature linéenne qui est utilisée pour tous les organismes vivants.

Question 33

Selon quelles règles peut-on attribuer un nom à un organime?

Answer 33

Selon la nomenclature linéenne.

C’est une nomenclature binomiale. Tous les organismes sont nommés avec deux noms. L’écriture doit être en italique (à l’ordinateur) ou souligné (à la main).

Le premier nom est le genre de l’organisme et la première lettre est en majuscule. L’éthymologie est celle du latin ou du grec. Le genre est nommé de façon descriptive (forme : bacillus, produit de fermentation : lactococcus, température de croissance : pyrococcus).

Historiquement, on utilisait le nom de la personne qui avait identifié pour la première fois l’organisme en question (Pasteurella ou Neisseria), mais plus aujourd’hui.

Le deuxième nom représente l’espèce. La première lettre est en minuscule. C’est en latin ou grec et c’est descriptif. Par exemple gonorrhoeae (cause la gonorrhée), tuberculosis (cause la tuberculose) ou abyssi (dans les abysses).

Question 34

Qu’est-ce que la classification des organismes? Comment se fait-elle?

Answer 34

C’est l’arrangement en groupes et relations intergroupes.

Elle se fait selon les caractères communs et les liens évolutifs.

Question 35

Qu’est-ce que la classification naturelle?

Answer 35

C’est une classification qui se base sur la nature biologique des microorganismes. Certaines caractéristiques peuvent être anatomiques (structures internes).

Question 36

Qu’est-ce que la classification phénétique?

Answer 36

Elle se fait selon des similarités phénotypiques (morphologiques et métaboliques génétiques).

Question 37

Qu’est-ce que la classification numérique?

Answer 37

C’est une comparaison de plusieurs organismes 2 par 2 en utilisant un très grand nombre de caractéristiques (minimum 50).

On en déduit des coefficients d’appariement.

Le %S (% de similarité) est calculé grâce au (nombre de caractères similaires/nombre de caractères totaux) X 100.

La représentation se fait grâce à des dendrogrammes. La position de l’embranchement représente le degré de similarité entre deux organismes.

Question 38

Quelle est la limite de la classification numérique?

Answer 38

C’est la pondération des caractère. Selon ce type de classification, tous les caractères comptent pour la même chose tandis que ce n’est pas comme ça dans la réalité.

En effet, c’est très uniforme et la pertinence biologique n’est pas prise en compte. Lorsqu’on compare deux caractéristiques par une approche numérique, il y a deux valeurs (0 ou 1).

Question 39

Quelles sont les caractéristiques de la classification par phylogénétique? Qu’est-ce qui est utile?

Answer 39

On tente de mettre en place des relations évolutives probables.

On tente d’établir la distance entre deux organismes contemporains en tentant d’établir des liens avec des ancêtres communs. Il est possible de comparer des espèces distantes.

Les fossiles rares de procaryotes sont utiles.

Question 40

Comment fait-on pour classifier en fonction de la phylogénétique?

Answer 40

On compare des séquences de gènes et de protéines conservées (chronomètres moléculaires qui permettent de démontrer l’évolution)

On peut aussi regarder les mutations. Si une mutation a un effet neutre ou positif, elle sera conservée.

Il est aussi possible de regarder un gène ARN ribosomal. Les régions conservées sont essentielles à la fonction tandis que les régions variables peuvent accumuler des mutations qui n’altèrent pas nécessairement la fonction. Le nombre de différences par rapport à la séquence de départ est proportionnelle au temps depuis la divergence d’un ancêtre commun. L’ARN de la petite sous-unité du ribosome est une molécule dont la séquence est très utilisée pour faire des études de phylogénie moléculaire. On la trouve conservée dans l’ensemble des organismes vivants. En comparant les séquences du gène de cet ARN (au niveau de l’ADN) chez différentes espèces, il devient possible d’évaluer leur parenté évolutive.

Question 41

Que sont les significations des noeuds et de la longueur des branches dans un arbre de classification phylogénétique?

Answer 41

Les noeuds représentent des éléments de divergence. Ces noeuds correspondent à des événements génétiques majeurs.

La longueur des branches est proportionnelle aux nombres de changements moléculaires. Les branches correspondent à l’ajout de mutations. Plus la branche est longue, plus il y a de mutations qui sont ajoutées.

Question 42

Quelles sont les caractéristiques des classifications contemporaines?

Answer 42

Ce sont des analyses polyphasiques qui sont basées sur les informations phénétiques (caractères communs) et phylogénétiques (modifications génétiques).

Cela mène à des analyses plus complètes ainsi que des remaniements continus.

Ça permet une ré-évaluation de la notion d’espèce (par exemple en regardant le pourcentage d’identité des séquences génomiques).

Ça nous permet de comparer des espèces qui sont plus loin.

Question 43

Quelles ont été les différentes classifications des microorganismes dans le temps?

Answer 43

Linnaeus (1753)

Haeckel (1865)

Whittaker (1969)

Woese (1977)

Question 44

Comment caractériser la classification par Linnaeus?

Answer 44

C’est une classification basée sur les critères anatomiques. Linnaeus a établi 2 règnes : animaux et plantes.

Question 45

Comment expliquer la classification de Haeckel?

Answer 45

On s’est aperçu qu’il y avait des organismes vivants qui n’étaient ni des plantes ni des animaux.

Haeckel a établi un troisième règne : les protistes (bactéries, levures, protozoaires, algues) qui regroupe ce qui est invisible à l’oeil nu.

Question 46

Comment expliquer la classification de Whittaker?

Answer 46

Il s’est basé sur certains critères pour établir 5 règnes.

Il a pris en compte la nutrition et l’organisation cellulaire (photosynthèse. absorption et ingestion).

Il a conservé les règnes des eucaryotes, procaryotes et protistes. Il a ajouté un règne des unicellulaires et un pour les pluricellulaires.

Question 47

Quelle était une grande limite dans la classification de Whittaker?

Answer 47

C’est le fait qu’il croyait en une évolution originelle unidirectionnelle. Il pensait que les bactéries ont donné naissance aux protistes qui ont par la suite donné naissance aux autres. L’évolution était unidirectionnelle selon lui, ce qui n’était pas juste.

Question 48

Comment caractériser la classification de Woese?

Answer 48

Il a séquencé les gènes codant pour les ARNr pour discriminer entre les groupes taxonomiques.

Il a tout regroupé en 3 domaines.

Eucaryotes et procaryotes (bactéries et archaebactéries).

Il a aussi établi que tous les organismes avaient emprunté des voies évolutives différentes.

Il a aussi établi le LUCA (Last Universal Common Ancestor).

Il a confirmé le tout par des études biochimiques.

Question 49

Comment caractériser l’origine des organites (mitochondries et chloroplastes)

Answer 49

C’est par la théorie de l’endosymbiose.

Un eucaryote ancestral aurait ingéré une bactérie à métabolisme respiratoire. Cette bactérie n’aurait pas été digérée et aurait commencé à vivre dans la cellule. Elle aurait conservé son métabolisme énergétique et au fil du temps est devenu l’organite énergétique de la cellule : la mitochondrie.

Un eucaryote ancestral aurait ingéré une cyanobactérie photosynthétique. Le principe est le même que celui de la mitochondrie et il a éventuellement permis à la cellule au complet de faire de la photosynthèse.

Question 50

Qu’est-ce que le séquençage d’ARNr a permis de connaître sur les mitochondries? Et par rapport au chloroplaste?

Answer 50

Il a été possible d’établir que la grande majorité des mitochondries ont un ancêtre commun (Rickettsia).

Pour les chloroplastes, leur ancêtre commun est Prochloron.

Question 51

Vrai ou faux? Il y a des endosymbioses qui sont récentes.

Answer 51

Vrai. Certaines endosymbioses sont récentes puisqu’on peut voir la structure des chaînes de peptidoglycanes présentes sur les chloroplastes qui sont encore présentes (Cyanophora paradoxa)