A-Evolution cellulaire

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Page 1: A-Evolution  cellulaire
Page 2: A-Evolution  cellulaire

Grande diversité du monde vivant toutefois une remarquable homogénéité

Pas un phénomène de convergence!

Sans doute la trace de l’histoire évolutive des cellules

[Introduction]

Page 3: A-Evolution  cellulaire

Conditions qui ont permis l’apparition de la cellule ancestrale sur terre?

Le passage entre les deux catégories fondamentales d’ êtres vivants?

Le passage des unicellulaires aux pluricellulaires?

[Problématique]

Page 4: A-Evolution  cellulaire
Page 5: A-Evolution  cellulaire

A-Des molécules à la cellule primordiale

Page 6: A-Evolution  cellulaire

[La terre primitive]

Endroit terrible!

Eruptions volcaniques

Eclairs

Pluies torrentielles

Peu ou pas d’O2

molécules réactives

Pas de couche O3

Avant 3,8 milliards d ’années croute terrestre primitive trop hostile pour permettre survie Cell

I- Des molécules aux composés organiques

Réf 2:ALBERTS (B) L’essentiel

Page 7: A-Evolution  cellulaire

Comment sont formés les molécules organiques simples?

S. MILLER (1953)

[L’expérience de S. MILLER]

Atmosphère prébiotique

Synthèse spontanée demolécules organiques

( 1ère fois)

Page 8: A-Evolution  cellulaire

Expérience de S. Miller

Page 9: A-Evolution  cellulaire

Eau bouillante« Océan »

Vapeur dans « l’atmosphère » mélange gazeux

Condensateur « pluie »

Arcs électriques« éclairs »

Hydrocarbures +

Composés organiques

Page 10: A-Evolution  cellulaire

« Briques de la vie !»

Atmosphère prébiotique

Page 11: A-Evolution  cellulaire

Parmi molécules obtenues

aa, sucres et pyrimidines

Formation de matériaux organiques (conditions anoxiques et abiotiques)

Cependant : mélange de gaz utilisé

ne représente pas au mieux/

conditions terrestres primitives

Page 12: A-Evolution  cellulaire

Atmosphère abiotique fumerolles

Arcs électriques UV

Composés organiques similaires

[La soupe primitive]

(Fumerolles : mélange gazeux libéré d’éruptions volcaniques) :

Page 13: A-Evolution  cellulaire

Environnements Marins!

Environnements Souterrains!

La vie a évoluée!

Page 14: A-Evolution  cellulaire

Pour que la vie se développe!

Conditions particulières - chaleur tempérée de la terre

- eau constituant les océans - assemblage des molécules chimiques

Page 15: A-Evolution  cellulaire

A- Des molécules à la cellule primordiale

Page 16: A-Evolution  cellulaire

Exp:1920

Dans une atmosphère « Terre primitive »

Molécules organiques simples (on chauffe à sec)

Polymérisation spontanée en macromolécules

II- Apparition des polymères

Page 17: A-Evolution  cellulaire
Page 18: A-Evolution  cellulaire

Comment des composés complexes ont-ils pu apparaitre avant que la vie existe?

aa, nucléotides

S’associer

Former des polymères(protéines, ARN,ADN)

.

Page 19: A-Evolution  cellulaire

Terre(large spectre de conditions

beaucoup de temps)

un moment ! , un endroit!

molécules en fortes concentrations

Macromolécules

Page 20: A-Evolution  cellulaire

Synthèse spontanée

Pré protéine

Pré acides nucléiques

Réf:1: ALBERTS(B)

Page 21: A-Evolution  cellulaire

Formation des premiers polymères

différentes manières

Une fois formé, 1er polymère peut agir comme catalyseur

Chauffage de composés organiques secs

Activité catalytique

Page 22: A-Evolution  cellulaire

Mélange de polymères

propriétés déterminantes

Catalyser des réactions

Diriger synthèse propre séquence

Page 23: A-Evolution  cellulaire

Pourquoi ces séries de monomères ont été sélectionnées pour la biosynthèse?

?Propriétés chimiques conviennent

aux fonctions cellulaires

Principales macromolécules porteuses d’information

(acides nucléiques, protéines)

Page 24: A-Evolution  cellulaire

[Le paradoxe de l’origine de la vie]

ADN

Protéines

Page 25: A-Evolution  cellulaire

Seul l’ARN est capable de servir à la fois :

- matrice pour sa propre réplication - catalyseur de cette réplication

1980 , S Altman et T Cech

L’ARN catalyse réactions chimiques dont polymérisation nucléotides

Page 26: A-Evolution  cellulaire

ARN2 caractéristiques importantes

Informationnelle

Matrice pour sa propre réplication

Analogue au génotype

Fonctionnelle

Catalyse desliaisons covalentes

Analogue au phénotype

Page 27: A-Evolution  cellulaire

Processus hypothétique :Une molécule d’ARN capable de catalyser sa propre synthèse

Réf 2:ALBERTS (B) Essentiel

Page 28: A-Evolution  cellulaire

L’ARN peut servir comme matrice pour la synthèse d’un autre ARN.

Réf:1: ALBERTS(B)

Page 29: A-Evolution  cellulaire

L’ARN porteur de l’information

( mêmes possibilités que l’ADN pour former des hybrides ou s’auto répliquer)

La séquence originale forme la séquence complémentaire

La séquence complémentaire forme la séquence originale

Réf:1: ALBERTS(B)

Page 30: A-Evolution  cellulaire

Passage possible monde ARN

monde nucléoprotéique moderne

3 étapes (Fig: A, B, C) dans l’évolution d’un système d’autoréplication des molécules d’ARN capables de diriger la synthèse protéique.

Page 31: A-Evolution  cellulaire

Réf: ALBERTS

Protéine

naissante

ARN catalysant la réplication d’autres ARN

ARN matrice

ARN adaptateur

Intermédiaire pour la synthèse des polypeptides?

des

ARN

Réf:1: ALBERTS(B)

Page 32: A-Evolution  cellulaire

(A). Molécule d’ARN catalytique

(B). Famille de molécules d’ARN catalytiques , l’une d’elles catalysant la reproduction des autres.

( C). De nouveaux ARN catalytiques: -ARN codant (matrice pour synthèse de protéique) - ARN adaptateur entre nucléotides et acides aminés

Page 33: A-Evolution  cellulaire

Un ribozyme.Cette simple molécule d’ARN catalyse la coupure d’un second ARN à un site spécifique. retrouvé dans des viroïdes

ribozymeARN coupé

ribozyme

ARN substratAppariement de bases entre le ribozyme et le substrat

Coupure du substrat

Libération substrat

Réf 2:ALBERTS (B) Essentiel

Page 34: A-Evolution  cellulaire
Page 35: A-Evolution  cellulaire

ARN (le matériau génétique primordiale)

Monde ARN

Sélection Naturelle

Plusieurs variantes

Page 36: A-Evolution  cellulaire

L’information circule des polynucléotides aux polypeptides

Quelque part sur terre

Amorce de l’évolution

Systèmes auto reproductifs

Des arguments conduisent à penser3,5 à 4 milliards d’années

Page 37: A-Evolution  cellulaire

On pense que des ARN dirigèrent la 1ere synthèse protéique sans l’aide des protéines!

Incorporation d’aa spécifiquesamenés par ARNt

Les 2 types s’apparient

ARNmporte l’IG pour unpolypeptide sous forme d’un code

ARNtIntermédiaires

chacune avec aa spécifique

Page 38: A-Evolution  cellulaire

Stades suggérés de l’évolution depuis les systèmes simples d’autoréplication des molécules d’ARN jusqu’aux cellules actuelles

Réf 2:ALBERTS (B) Essentiel

Page 39: A-Evolution  cellulaire

Toutes les cellules actuelles descendent d’une lignée unique de cellules primitives

qui développèrent le mécanisme de la synthèse protéique.

Page 40: A-Evolution  cellulaire

l’ARN apparut en premier( propriétés génétiques et catalytiques)

ADN prit contrôle fonction

génétique 1°

Protéines devinrent les Catalyseursprincipaux

L’ARN subsista comme

intermédiaire

(ADN: qtté information plus importante et plus stable)

Page 41: A-Evolution  cellulaire

Eléments de construction de la cellule

Unités plus grosses de la cellule

Glucides

Acides gras

Acides aminés

Nucléotides

Polysaccarides

Graisses /lipides/mb

Protéines

Acides nucléiques

Page 42: A-Evolution  cellulaire
Page 43: A-Evolution  cellulaire

Grande diversité du monde vivant toutefois une remarquable homogénéité

Pas un phénomène de convergence!Sans doute

la trace de l’histoire évolutive des cellules

Page 44: A-Evolution  cellulaire

Conditions qui ont permis l’apparition de la cellule ancestrale sur terre?

Le passage entre les deux catégories fondamentales d’ êtres vivants?

Le passage des unicellulaires aux pluricellulaires?

[Problématique]

Page 45: A-Evolution  cellulaire
Page 46: A-Evolution  cellulaire

A- Des molécules à la cellule primordiale

Page 47: A-Evolution  cellulaire

III- la cellule primordiale

S’il existait déjà une synthèse protéique dirigée par l’ARN

La cellule primordiale aurait comporté :- un ARN auto réplicatif - des protéines dont il tenait le code.

Page 48: A-Evolution  cellulaire

Pas de trace fossile de la cellule primordiale!

Enclavement d’ARN auto réplicatif dans une sphère mb de phospholipides

Des membranes ont déterminé la

1ère cellule

( L’origine de la membrane reste un mystère!)

Page 49: A-Evolution  cellulaire

Avec compartiment

Sans compartiment

Enzyme primitif

Cycle réplicatif

Enzyme primitive

compartiment

Sans compartiments Avec compartiments

Enzyme primitif

Ref: Albert

La membrane en individualisant des molécules d’ARN et leur produit protéique favoriserait la sélection des ARN les mieux adaptés.

Enzyme primitive

Page 50: A-Evolution  cellulaire

Sans compartimentation

Protéines synthétiséespar l’ARN (enzymes)

partagés avec concurrents

Avec compartimentation

Protéines synthétisées par l’ARN(enzymes)

réservées à son propre usage

Page 51: A-Evolution  cellulaire

Cellule primordiale!

Soupe pré biotique!

ARN +Protéines Phospholipides

Unité physique capable :autoréplicationévolution ultérieure

Page 52: A-Evolution  cellulaire

Evolution des cellules

Page 53: A-Evolution  cellulaire

B- Des procaryotes aux eucaryotes

Page 54: A-Evolution  cellulaire

I- Evolution du métabolisme

Au début, cellules puisaient aliments et énergie dans l’environnement

Situation précaire!

Mécanismes propres obtenir de l’ énergie former mol réplication

Page 55: A-Evolution  cellulaire

[Mécanismes fournisseurs d’E]

Glycolyse anaérobie

Photosynthèse

Métabolisme oxydant

Page 56: A-Evolution  cellulaire

[Source de l’E métabolique]

Glycolyse

Photosynthèse

Métabolisme oxydant

C6 H12O6Glucose

2 C3H6O3Acide lactique

2 ATP

6CO2 + 6 H2O C6 H12O6Glucose

+ 6 O2

C6 H12O6Glucose

+ 6 O2 6CO2 + 6 H2O 36-38 ATP

Page 57: A-Evolution  cellulaire

[Glycolyse anaérobie ]

Dégradation mol organiques en absence d’O2

Libération d’E libre

Glycolyse

Glycolyse apparut très tôt dans l’évolution.

Page 58: A-Evolution  cellulaire

[Photosynthèse ]

Evolution de photosynthèse

Cellule capte énergie solaire

se libère de la dépendance des molécules organiques

Page 59: A-Evolution  cellulaire

[Photosynthèse non oxygénique]

Premières bactéries photosynthétiques( 3 M.A)

CO2+H2S molécules organiques

(Absence d’O2 il y a 2 MA,H2S source d’électrons et Soufre comme déchet)Voie encore en usage chez certaines bactéries)

Page 60: A-Evolution  cellulaire

[Photosynthèse oxygénique]

H2O servit dans convection de CO2 en mol organiques avec libération d’O2

CO2+H2O----(CH2O)n+O2

A partir de ce moment, O2 accumulé jusqu’au niveau actuel élevé, atteint voila environ 2 milliards d’années.

Page 61: A-Evolution  cellulaire

[Métabolisme oxydatif]

O2 libéré par photosynthèse

Evolution Cell aboutit au métabolisme oxydatif.

Biosphère modifiée

Mécanisme plus efficace que glycolyse anaérobie, presque toutes C (oxydation source principale d’E).

Page 62: A-Evolution  cellulaire

Fig albrt

Certains événements majeurs considérés comme étant survenus sur terre pendant l’évolution des organismes vivants

Premiers

vertébrés

Réf2: Alberts L’éssentiel

Niveaux d’o2 atmosphère

°/°

Temps milliards d’années

0.9(900 ma 20°/° O2 )

Page 63: A-Evolution  cellulaire

B- Des procaryotes aux eucaryotes

Page 64: A-Evolution  cellulaire

Les fossiles ont permis la mise en évidence de l’existence de vie microbienne sur terre.

2 Scientifiques américains (1950)

Découverte de fossiles microscopiques du précambrien (4 à 500 millions d’années)

Récemment , des Stromatolites datés de 3,5 milliards d’années.

Evolution des cellules

Page 65: A-Evolution  cellulaire

Réf 13: Perry (J)

A- Les stromatolites fossiles du Glacier National Park (USA)

B- Fossiles filamenteux observés dans des sections de Stromatolites de 680 millions d’années (Bitter Spring s en Australie centrale)

(A)

Page 66: A-Evolution  cellulaire

[Bactéries primitives]

Besoins nutritionnelles :énergie :oxydation d’ hydrogène gazeux, seule source de carbone : co2

Beaucoup anaérobies

Les plus simples et les plus petites des cellules procaryotes actuelles sont les mycoplasmes

Page 67: A-Evolution  cellulaire

[Mycoplasmes]

ressemblent à des bactéries dégénéréesParasitesDiam 0,3 µmMG sous forme ADN

Page 68: A-Evolution  cellulaire

[Bactéries photosynthétiques]sulfureuses

Après séparation archea

Photosynthèse anoxygéniqueAtmosphère

volcanique idéale

CO2+H2S----(CH2O)n+S°

Environnement anaérobie sans production d’O2

Page 69: A-Evolution  cellulaire

[Bactéries photosynthétiques][Cyanobactéries]

CO2+H2O----(CH2O)n+O2

Atmosphère de +

en + riche O2

Les procaryotes les plus grands et les plus complexes sont les cyanobactéries ,chez qui est apparue la photosynthèse oxygénique.

Page 70: A-Evolution  cellulaire

Des microorganismes effectuant la photosynthèse qui produit de l’oxygène ont modifié l’atmosphère de la terre

Réf2: Albert essentiel

Stromatolites fossiles3,5 MA (bactéries)

Stromatolites produites par colonies cyanobactéries

(Australie)

Stromatolites modernes

Page 71: A-Evolution  cellulaire

Croissance des Algues bleu

  Ramifications et coupes   

    Couches des Stromatolites

Page 72: A-Evolution  cellulaire

Croissance des Algues bleu

(a) construisent peu à peu la couche de calcaire qui va former le stromatolite (en jaune)

(b) se développent puis constituent de nouvelles couches (c).

Page 73: A-Evolution  cellulaire

  Ramifications et coupes des Stromatolites  

(1) coupe cyanobactérie,formant une "cellule

primitive" (2, 3, 4, 5) ramifications

diverses : droites, en branches, en ramifications

. Les troncs en formes de bosses (6), étages (7) ramures (8), tubercule (9)

ou assemblées entre elles par des "ponts" (10).

Page 74: A-Evolution  cellulaire

    Couches des Stromatolites

La croissance par couches successives pouvant prendre différentes formes.

Page 75: A-Evolution  cellulaire

[Bactéries respiratoires]

Au début, Cyanobactéries libèrent O2

O2 très réactive chimiquement

Oxyde de fer en bandes 2,5 à 1,7 M.A

Empêche accumulation de O2 dans l’air

Page 76: A-Evolution  cellulaire

[Bactéries respiratoires]

O2 toxique pour premières formes de vie

Cependant:

Longue période Conditions sélection évolution enzymes(ex: peroxydase: défense , dégrade H2O2, commun à tous organismes aérobies)

Augmentation graduelle d’O2 (2 à 3 M.A)

Page 77: A-Evolution  cellulaire

[Grands groupes de procaryotes]

Procaryote ancestral

Archéobactéries(procaryotes)

Eubactéries(procaryotes)

Page 78: A-Evolution  cellulaire

[Archéobactéries]

Anaérobie vivant dans conditions extrêmes

acides chauds( ex : Bact sulfureuses)

milieu salin(halophiles)

réduisant le CO2 en méthane (Méthanogènes)

Se rapprochent tantôt des proc, tantôt des euc ;

Woese en fait un monde à part…

Page 79: A-Evolution  cellulaire

[Eubactéries]

Bactéries gram positif

Bact vertes photosynthétiques (anaérobies)

Cyanobactéries (algues bleues)

Bact pourpres photosynthétiques

Bact Gram négatif non photosynthétiques

Spirochètes

Page 80: A-Evolution  cellulaire

[Principales caractéristiques]

Bacteria Archaea Eucarya

•Membrane nucléaire

•Organelle

•Paroi cellulaire en peptidoglycane

•Lipides membranaires

•Taille des ribosomes

Non

Non

*Oui

Liaison ester

70 S

Non

Non

Non

Liaison éther

70 S

Oui

Oui

Non

Liaison ester

80 S

* 3 groupes de bactéries: chlamydia, planctomycétes, mycoplasmes pas PCP

Page 81: A-Evolution  cellulaire

Bien queles procaryotes ont structures

relativement simples

sont biochimiquement polyvalenteset diverses

toutes les voies métaboliques majeures(les principaux générateurs d’E)

Trouvées chez les bactériesGlycolyse/respiration /photosynthèse

Page 82: A-Evolution  cellulaire

B- Des procaryotes aux eucaryotes

Page 83: A-Evolution  cellulaire

[Théorie endogène]

Origine des organites?

Cellule proc géante dépourvue de paroi

Invaginations multiplesEndocytose

Page 84: A-Evolution  cellulaire

Précurseurs des 1ere C eucaryotes Bactérie!

mb plasmique assure ttes fonctions

Surfaces mb plasmique insuffisantes

Probablement augmentation taille

Page 85: A-Evolution  cellulaire

MECANISME PROPOSE POUR L’EVOLUTION DU NOYAU ET DU R.E

Lamina nucléaire

Ribosomes attachés à la membrane Pore

nucléaire

NoyauCellule procaryote primitive Mb

nucléaireinterne

Mb nucléaireexterne

Page 86: A-Evolution  cellulaire

Actuellement la plus alléchante

« La cellule eucaryote résulte de l’association de cellules procaryotes. »

Emise dès 1905 , popularisée par Lynn Margulis (1970)pour expliquer l’origine

mitho / chlor.

[Théorie endosymbiotique]

Page 87: A-Evolution  cellulaire

MECANISME PROPOSE POUR L’origine des mitochondrie

Réf 2: ALBERTS ,L’essentiel.

Page 88: A-Evolution  cellulaire

MECANISME PROPOSE POUR L’ORIGINE DES CHLOROPLASTES

Réf 2: ALBERTS ,L’essentiel.

Page 89: A-Evolution  cellulaire

[La mitochondrie] une protéobactérie reconvertie?

Analogies:-Structures proches ( porines)

-MG :circulaire, de petite taille, sans histones

-Ribosomes proches

-Traduction sensible aux mêmes antibiotiques( tétracycline)

Page 90: A-Evolution  cellulaire

On suppose :Mitochondrie ( Bactérie aérobie)

Phagocytée mais non digérée par précurseur anaérobie des cell euc

Symbiose -Détoxification de la bactérie ( transforme O2 (poison) en H2O) -Capacités transformation énergétique

Page 91: A-Evolution  cellulaire

[Le chloroplaste] une cyanobactérie reconvertie?

Analogies(arguments analogues/mito)

-Morphologies-Expression génétique-Phylogénie moléculaire

Le chloroplaste semble aussi une cyanobactérie Symbiotique.

L’association se serait produit plus tardivement que mitho

Page 92: A-Evolution  cellulaire

[Théorie endosymbiotique]

Avantages associations symbiotiques sélectionnées au cours de l’évolution,Cell euc issues d’associations de proc

Bactérie anaérobieet

Bactérie aérobie

Cell anaérobie accède au métabolisme

oxydant

Bactérie anaérobieet

Bactérie photosynthétique

Indépendance nutritionnelle

Page 93: A-Evolution  cellulaire

Origine des cellules eucaryotes

Page 94: A-Evolution  cellulaire

Origine présumée des eucaryotes par symbioseentre proc aérobies et anaérobies. Réf:2: ALBERTS;L’essentiel

Page 95: A-Evolution  cellulaire

[Quel ancêtre pour cell euc?]

Cellule possédant des traits « modernes »

Mb soupleGrande tailleRéseau mb interneSystème squelettiqueMG important(1 ou plusieurs noyaux?) Mitose/ méiose?

Page 96: A-Evolution  cellulaire

Des mécanismes de séparation chromosomiques différents sont Utilisés par différents organismes

Réf:1: ALBERTS(B)

Page 97: A-Evolution  cellulaire

Comparaison

Procaryotes

- Général 1 à 10 um long

-Anaérobie ou aérobie

-Peu ou pas d’organites

-ARN /protéines même compartiment

-pas cytosquelette

-principalement unicell

Eucaryotes

-Général 5 à 100µm de long

-Aérobie

-Noyau /mith/chlo/R.E/AG/..

-ARN /protéines dans compartiments différents

-cytosquelette

pluricellulaire/différenciation

Page 98: A-Evolution  cellulaire

Réf 2: ALBERTS ,L’essentiel.

Page 99: A-Evolution  cellulaire

Volume euc > proc(facteur de 1000 ou plus)

Augmentation de taille et surface cellulaire

Mais conserver rapport surface /volume

aussi élevé que procaryotes

[Réseau de mb internes des cell euc]

Page 100: A-Evolution  cellulaire

Cell euc doit augmenter sa surfaceCirconvolutions , repliements

Réseau dense de mb internesTrait caractéristique de toutes les cell euc

entourent noyau/ mith/chlo/lyso/peroxy

forment R.E/A.G

Page 101: A-Evolution  cellulaire

Réf 2: ALBERTS ,L’essentiel.

Page 102: A-Evolution  cellulaire

Comment fournir à la cellule une surface adaptée à son volume?

dépond de l’échange entre compartiments intracell /extérieur cell

Endocytose /exocytoseprocessus unique aux euc

Page 103: A-Evolution  cellulaire

[Cell euc ont un cytosquelette]

Cellules grandes

Stres internes compliquées et spécialisées

Gd besoin conserver stres à leur placeet contrôler leur mouvements

Page 104: A-Evolution  cellulaire

Toutes les cell euc ont un cytosquelette interne

Donne à la cellule:

formecapacité de se mouvoir

aptitude à à ordonner organites et transporter d’un endroit à l’autre.

Page 105: A-Evolution  cellulaire

Microtubules Filaments intermédiaires .Actine

M.T et actine ont évolué très tôt au cours de de l’évolution

Réf 2: ALBERTS ,L’essentiel.

Page 106: A-Evolution  cellulaire
Page 107: A-Evolution  cellulaire
Page 108: A-Evolution  cellulaire

C- Des cellules isolées aux organismes pluricellulaires

Page 109: A-Evolution  cellulaire

I-Eucaryotes unicellulaires[Les plus simples]

Ex: Levures , Saccharomyces cerevisiae

Plus complexes que bactéries Plus simples que C animale/végétales, Diam 6 µmADN 14 millions Pb

Unicellulairelevure

5 µm

Page 110: A-Evolution  cellulaire

[Eucaryotes unicellulaires complexes]

Exécutent toutes sortes de taches : photosynthèse ,mobilité, capture et invagination de proies..

Ex: Amoeba proteus100.000 fois plus volumineux que E coliLongueur étirée 1mm perpétuel mouvement grâce pseudopodesCapables d’approcher, engloutir et digérer d’autres organismes

Page 111: A-Evolution  cellulaire
Page 112: A-Evolution  cellulaire

[Les protozoaires]

La complexité que peut atteindre une cellule eucaryote isolée est bien illustrée chez les protistes

- grande variété de formes et de comportements (photosynthétiques ou carnivores, mobiles ou sédentaires.)

- Anatomie souvent complexe (Soies sensorielles, photorécepteurs, flagelles, faisceaux contractiles..)

Page 113: A-Evolution  cellulaire

10 um

Les protistes «  des cellules géantes »

Cilié

Cilié

CiliéCilié

Cilié

Amibe

Dinoflagellé

Hélizoaire

Réf 1: ALBERTS

Page 114: A-Evolution  cellulaire

Un protozoaire entrain d’en phagocyter un autre .

Didinium :protozoaire cilié, possède 2 couronnes de cils mobiles et une protubérance à son extrémité antérieure, avec laquelle il capture sa proie.

Entrain d’engloutir un autre protozoaire

Réf 1: ALBERTS

Page 115: A-Evolution  cellulaire

[Le matériel génétique conditionné de manière complexe]

Cellules eucaryotes

Très gde quantité d’ADN (ex: Cell humaine 1000 fois plus

/bactérie typique)

Risque de s’emmeler /se casser

Histones/ADN

Page 116: A-Evolution  cellulaire

ADN/ Histones

Chromosomes compacts et déformables

Essentielle à préparation de division cell

Histones remarquablement conservés au cours de l’évolution Ex: histones pois ≈ vache ( aa par aa)

Page 117: A-Evolution  cellulaire
Page 118: A-Evolution  cellulaire

C- Des cellules isolées aux organismes pluricellulaires

Page 119: A-Evolution  cellulaire

[Avantage sélectif des pluriC?]

Unicellulaireséléments nutritifs simplesdivision rapide

PluricellulairesCollaboration et partage de travailBonne exploitation ressources

Page 120: A-Evolution  cellulaire

Avantage sélectif

Collaboration et partage de travail entre catégories Différentes de Cell

Feuilles dans l’air capter E du soleil

Racines dans le sol prélever

H2O/nutriments

Tronc: - Canaux transport - écores/empeche perte d’eau

Page 121: A-Evolution  cellulaire

[L’organisation pluricellulaire]

Apparue il ya plus d’un MA dans des colonies bactériennes , algues rouges, brunes et vertes ..

Page 122: A-Evolution  cellulaire

Unicellulaires(Il ya 1 MA années)

Agrégats coloniaux(Cas plus simple:

cell filles associées /division)

Spécialisation de certaines Cell

Répartitions des taches(animaux , végétaux..)

Page 123: A-Evolution  cellulaire

Enzymes sécrétées en commun

rendement alimentation

Mycobactéries

[Agrégats coloniaux]

Page 124: A-Evolution  cellulaire

Myxobactérie : Chondromyces crocactus

Enzymes digestives secrétés en commun

Augmentent rendement de l’alimentation

Réserves alimentaires épuisées

Cell s’agrègent étroitement

et forment un corps végétatif pluricell

À l’intérieur bactéries se différencient en spores ,

(1 million de myxobactéries.)

Réf 1: ALBERTS

Page 125: A-Evolution  cellulaire

[Algues vertes]

Sont des eucaryotes qui existent:UnicellPluricellEn colonie

Ne pas confondre avec (cyanobactéries) algues bleu vert

[Spécialisation et coopération]

Page 126: A-Evolution  cellulaire

4 genres étroitement apparentésd’algues vertes, montrant uneprogression à partir d’une organisation unicellulaire vers une organisation coloniale et pluricell.

Par ordre de complexité

Ordre de complexité croissant

Réf 1: ALBERTS

Page 127: A-Evolution  cellulaire

Genre Goniun

-les plus simples-Forme d’un disque concave-Constitué de 4,8,16 ou 32 cell-Leurs flagelles battent indépendamment mais , tous orientés vers même direction

Sont capables de propulser la colonie dans l’eau

[Algues vertes]

Page 128: A-Evolution  cellulaire

[Algues vertes]

Volvox

Colonie: 50 000 cell ou plusFormation sphère creuse Liaisons par ponts cytoplasmiquesBattements flagelles coordonnésRépartition du travailMort si dispersion de colonie.

Volvox partage 2 caractéristiques essentielles de tous les pluricell: spécialisation et coopération des cellules.

Page 129: A-Evolution  cellulaire

Cohésion entre cellules

Organisation pluricellulaire

L’organisation pluricell dépend de la cohésion des cellules .

Chez des animaux actuels très simples

[Cohésion entre les cellules]

Page 130: A-Evolution  cellulaire

Un des 1ers développementsÉvolution multicell

≈ Mb dans évolution cell isolée

Isole le milieu intérieur

[Feuillets épithéliaux]

l’arragement épithélial des cellules animales est le plus fondamentalement important de tous les modes d’organisationdes cell animales en pluricell.

Page 131: A-Evolution  cellulaire

L’importance des feuillets épithéliaux

Bien illustré chez cœlentérésAnémones/meduses/coraux/hydre

2 couches d’épithélium

EndodermeEntoure une cavité

digérer la nourriture

EctodermeAffronter monde

extérieur

Page 132: A-Evolution  cellulaire

A- Hydre dans son environnement naturelB- Architecture cellulaire du corps de l’hydre

(A) (B)MEC

Réf 1: ALBERTS

Page 133: A-Evolution  cellulaire

Les cell hydre ne sont pas seulement reliés mécaniquement et connectés

par jonctions

Communiquent d’un bout à l’autre

[Communication intercell]

Page 134: A-Evolution  cellulaire

Contrôle l’organisation spatiale des organismes pluricellulaires

Partie amputée de l’hydre

Schéma corporel maintenue Régénération animal complet

Page 135: A-Evolution  cellulaire

Réf 1: ALBERTS

Page 136: A-Evolution  cellulaire

La mémoire Cell permet ledéveloppement

modèles complexesForme ultime est l’expression d’une longue histoire du développement

Page 137: A-Evolution  cellulaire

Programmes de base du développement

Tendent à être conservés au cours de l’évolution

Certains fossiles remontant à 570 ma présentent des similitudes avec les embryons d’animaux contemporains,

Page 138: A-Evolution  cellulaire

Réf 1: ALBERTS

Comparaison du développement embryonnaire poisson, amphibien, reptile, oiseau et mammifère

Page 139: A-Evolution  cellulaire

[Spécialisation des cellules]

Les cellules des vertébrés

plus de 200 modes de spécialisation

Ex: Cell musculaire Contraction Cell nerveuse Transmission signal

Page 140: A-Evolution  cellulaire

[Modifications de l’expression des gènes]

Toutes les cell d’un pluricell

Même précurseur(l’œuf fertilisé)

Gènes activés ou inactivéset non perte ou acquisition de gènes

Comment les différences apparaissent-elles?

Page 141: A-Evolution  cellulaire

[Types cellulaires]

Végétaux

Au moins 3 types Cell

ParenchymateuxDermiqueVasculaire

Animaux

Au moins 5 types Cell

EpithélialConjonctifSanguinNerveux

Musculaire

Page 142: A-Evolution  cellulaire

[Chronologie de l’évolution biologique]

Conclusion

Réf 13 : PERRY.(J)

Page 143: A-Evolution  cellulaire

Hypothèse sur l’histoire du vivant et l’accumulation de l’O2

UnicellulairesPluricellulaires

Formation de la terre

Page 144: A-Evolution  cellulaire

[Conclusion]

L’évolutionPuzzle avec pièces manquantesoui et non!

Comprendre plusieurs mécanismes/évolution

Modèles expérimentaux

Liens avec autres disciplines (niveau cell/mol)

Page 145: A-Evolution  cellulaire

[Bibliographie] Réf 1: ALBERTS (B.), BRAY (D.),LEWIS (J.),RAFF (M.), ROBERTS(K.) ,WATSON (J.-D.) , Biologie moléculaire de la cellule, 3° édition , Flammarion ,2000.

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Réf 5: CALLEN (J.-C.) .Biologie cellulaire : des molécules aux organismes . Dunod ,1999.

Réf 6: CAU (P) ,SETTE (R ).Cours de biologie cellulaire . 2° édition, Ellipses ,1999.

Ref 7 :CLOS (J), COUMANS (M), MULLER (Y). Biologie cellulaire et moléculaire 1 . Cycle ,différenciation et mort cellulaire chez les animaux et chez les végétaux .Ellipses , 2003.

Réf 8: COOPER (G.-M).La cellule , une approche moléculaire , De Boeck université,1999.

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Réf 9 : HENNEN (G). Biochimie: Approche bioénergétique et médicale. 4° édition , Dunod ,2006.

Réf 10: KARP (G) . Biologie cellulaire et moléculaire: concepts et expériences . De Boeck Université 1998.

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Réf 12 :MOUSSARD (C ). Biologie moléculaire . Biochimie des communications cellulaires. De boeck ,2005.

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Ref 13 . PERRY (J.-J),STALEY (J.-T), LORY (S). Cours et questions de révision .Microbiologie. Dunod, 2004.

Réf 14: POLLARD (T.-D),EARNSHAW (W.-C). Biologie cellulaire . Elsevier ,2004.

Réf15 : ROLLAND (J.-C),CALLEN (J.-C) ,SZOLLOSI (A et D). Atlas :Biologie cellulaire. 5°édition , Dunod ,2001.

Réf16 :OUFRA (S). Précis de biologie cellulaire . 1996.

Réf17 : WEHNER ( R), GEHRING (W) . Biologie et physiologie animales : Bases moléculaires ,cellulaires ,anatomiques et fonctionnelles. Orientations comparée et évolutive. 23° édition , De Boeck université, 1999.