Les Protistes

I] Importance des protistes : Importance en nombre : les protozoaires et les algues représentent 5% du monde vivant en terme d’espèces. Ils sont supérieurs en nombre aux bactéries qui sont peu nombreuses en terme d’espèces. On décrit 10000 espèces vivantes de protistes mais on en connaît 40000 espèces fossiles (surtout des Foraminifères). Il pourrait en exister 650 000 espèces. Rôle biologique et évolutif des protistes :

- ils sont considérés comme les 1ères cellules eucaryotes - les protistes sont présents dans tous les milieux et habitats (eau douce, eau de mer, en

tant que symbiotes, que parasites) dont les milieux extrêmes (sources d’eau chaude, lacs sursalés)

- certains possèdent la capacité de former du carbonate de calcium (CaCO3), surtout les Foraminifères et les Coccolithophoridés

- ils ont un rôle dans l’eutrophisation de l’eau (surtout les Dinoflagellés) : dans certaines conditions de nutrition on va avoir une prolifération de la population planctonique (= accumulation de la biomasse dans les eaux) surtout en surface ce qui va empêcher la lumière de traverser et donc une déplétion du milieu en matière inorganique. Les Dinoflagellés (Dinophysis, Alexandrium) créent aussi une efflorescence algale et créent aussi des toxines qui agissent sur le tube digestif (TD) (Dinophysis) ou le système nerveux (Alexandrium). Dans le cas d’une attaque du système nerveux, ces protistes créent la maladie PSP (= paralytic shellfisch poisoning) qui peut entraîner la mort par paralysie et crée des troubles digestifs et des hépatites. Le PSP est commun dans les mers tropicales (embouchure du Mississipi, delta du Gange, atolls polynésiens) et il est dû aux deux espèces précédentes ainsi que Gymnodinium, Gonyaulax et Gambierdiscus. Ce dernier cause la Cinguatera qui est un fléau touchant surtout les populations des îles du Pacifique sud, en produisant la cinguatoxine qui est un acide okadaique (bloqueur des phosphatases et des pompes à phosphate), ce qui entraîne un dérèglement du système rénal et digestif (de plus la cinguatoxine s’accumule dans la chaîne alimentaire).

Rôles dans le métabolisme de certains organismes :

- ils permettent la digestion de la cellulose et de la lignine chez les ruminants ou les organismes xylophages (Termites…) car ils se retrouvent dans le TD de leur hôte.

- Ils permettent de maintenir stable la population des bactéries symbiotique du TD en s’en nourrissant

- Importance médicale/vétérinaire : un grand nombre de protistes (surtout chez les Apicomplexes) sont parasites :

o Toxoplasmose o Paludisme (Malaria) o Trypanosomiase (maladie du sommeil)

Rôles paléontologiques/géologiques :

- ces organismes, par leur production de CaCO3 permettent de dater les strates géologiques (= biostratigraphie)

- on peut déduire de leur présence l’origine de certaines roches ou constructions. Par exemple, les pyramides d’Egypte ont été construites à partir de roches formées par un amoncellement de Nummulites (= Foraminifères). Par exemple : les falaises

d’Etretat sont constituées de coccolithophoridées.

II] Systématique des Protistes : On classe les protistes selon leur forme :

- flagellés - ciliés - amibes - sporozoaires (forment une

spore à un moment donné) les flagellés : C’est la forme la plus courante de protistes. Le flagelle des eucaryotes est différent de celui d’un procaryote. Le flagelle d’un procaryote est vraiment un flagelle. Il est constitué d’une protéine capable de se polymériser pour donner un flagelle : la flagelline (chez les procaryotes). Chez les eucaryotes c’est un polongement du cytoplasme et de la membrane plasmique appelé le hyaloplasme. Il est constitué d’une structure de microtubules formant un axonème. Tout flagelle, comme tout cil a un diamètre de 0,25 µm. s’il est long on l’appelle undulipodium (= undulipode), s’il est court c’est un cil.

L'Euglène, phytoflagellé

Structure interne d'un flagelle

Les flagellés :

Ce sont tous les protistes présentant un undulipode. Embranchement des Archéoprotistes : Ce sont les premières cellules eucaryotes (2 milliards d’années), elles ne possèdent pas de mitochondries. La mitochondrie aurait été perdue. Ils sont tous anaérobie stricts (car pas de mitochondries). On les retrouve en vie libre dans l’eau douce et l’eau de mer et en vie parasite dans le TD des animaux. Ex : Giardia : possède 8 flagelles et 2 noyaux. Lors de la division cellulaire, l’enveloppe

nucléaire reste intacte. Ils sont souvent parasites des Oiseaux, des Reptiles, des Mammifères (dont l’homme : responsable d’une maladie : la Giardiase = diarrhée). Embranchement des Dinoflagellés (= Dinomastigotes = Dinophytes) : 4000 espèces. Le plus souvent solitaires, ils peuvent former des colonies. Ils possèdent 2 flagelles et une paroi qui peut être très rigide. Il existe toujours un flagelle longitudinal et un flagelle transversal placés dans des seuils (= sillons). Ils possèdent un noyau, le dinocaryon,

qui présente toujours des chromosomes condensés. L’expression des gènes se fait par décondensation locale du chromosome. Pas de présence de précipitations de Ca ou Si. Ils font partie du plancton marin. La moitié est autotrophe (photosynthétique) et l’autre est hétérotrophe. Les organismes autotrophes possèdent de 1 à plusieurs chloroplastes. Certains vivent en symbiose, ils appartiennent alors tous au genre Symbiodinium (ex : Zooxanthelle). En symbiose, ils perdent leur flagelles, ils sont symbiotes de Cnidaires, de Mollusques ou d’autres protistes (ex : Foraminifères), de ciliés. Certains Dinoflagellés créent des blooms = grand nombre d’animaux présents dans un lac, une rivière…

Coupe latitudinale du dinoflagellé ci-contre

Embranchement des Coccolithophoridés : Flagellés marins, rarement d’eau douce, qui possèdent 2 undulipodiums standards, longs et en possèdent un 3ème : l’haptonème qui peut être très long (prédateurs) ou alors contenu dans une vésicule. Ces animaux présentent un cycle de vie en 2 phases : une phase mobile et une phase fixée (de repos). Dans la phase de repos, l’organisme va sécréter des coccolithes = plaques de CaCO3 produites dans les vésicules de Golgi et ensuites sécrétées par la paroi. Ces plaques permettent de résister à la chaleur, à la dessication etc. Tous les Coccolithophoridés sont photosynthétiques. Ex : Emiliana huxtei. Embranchement des Chlorophytes (= algues vertes) : Ils possèdent tous 2 undulipodes de même longueur. Organismes photosynthétiques qui composent la plupart du phytoplancton. Ils sont capables de fixer plus de 1 milliard de tonnes de carbone/an. Organisme le plus étudié. On connaît 16000 espèces à vie libre ou symbiotique comme Chlorelle chez Hydra viridis ou chez des ciliés. Il existe des chlorophytes pluricellulaires, ex : Volvox.

Embranchement des Chromatophytes : Capables de sécréter une coquille bivalve composée de 2 plaques de silice appelée frustule. Ces organismes forment soit une structure étoilée, soit une structure filamenteuse composée d’associations de Diatomées. On connaît 10000 espèces vivantes et 90000 espèces fossiles. Ils sont tous photosynthétiques mais présentent une certaines hétérotrophie. Car certains nécessitent des apports externes (vitamines, acides aminés) qu’ils obtiennent par prédation.

Embranchement des Cryptophytes : Organismes ovoides, aplatis, tous unicellulaires, hétéro ou autotrophes, libres ou parasites (du TD des animaux domestiques). Ils présentent au moins 2 undulipodes. Ces flagelles naissent à l’intérieur d’un enfoncement cellulaire appelé crypte (d’ou leur nom). Ex : Cryptomonas (photosynthétique) ou Cyathomonas (hétérotrophe). Embranchement des Euglenozoa : Unicellulaires ou coloniaux, à vie libre ou parasite, photosynthétiques (classe des Euglènes) ou hétérotrophes (classe des kinétoplastidiés). Les Euglénozoa photosynthétiques possèdent un chloroplaste et 2 flagelles (1 long et 1 court). Les 2 naissances des flagelles se fondent en une loge : la poche flagellaire. Ils présentent une phototaxie positive (sont attirés par la lumière) grâce au système photorécepteur au niveau des 2 flagelles et de la poche flagellaire. La lumière va exciter le corp paraflagellaire, qui est un récepteur, ce qui va amener des mouvements de flagelles vers la lumière. En changeant de position, le corps paraflagellaire va faire de l’ombre au stigma. Dans ce cas, dès que le photorécepteur n’est plus stimulé, la flagelle se positionne perpendiculairement au corps.

Chez les Euglénozoa hétérotrophes (= les Kinétoplastidiés), on les appelle ainsi car ils possèdent une mitochondrie longue présentant un renflement apical avec une grande quantité d’ADN mitochondrial circulaire : le

kinétoplaste. Ex : Trypanosoma (pathogène).

Les Ciliés : Embranchement des Ciliés = Ciliophores : Pour la plupart unicellulaires, recouverts de cils à rôle locomoteur et nutritif ; on aura soit :

- un battement de tous les cils dans la même direction : les cils sont en phase et ont un mouvement isochrone

- un battement par rangées successives à des rythmes différents = mouvements métachrones

Les battements sont régulés par les concentrations en Ca2+ du cytoplasme. Quand l’animal rencontre un obstacle des canaux calciques vont s’ouvrir sur la membrane plasmique de l’animal, créant une dépolarisation qui engendre l’inversion des battements et le changement de direction de l’animal.

Associés aux cils on a des invaginations de la membrane plasmique appelés tricocystes dans lesquels on retrouve un filament protéique qui peut être dévaginé pour un rôle défensif ou d’adhésion. Les filaments urticants invaginés dans la membrane sont appelés toxicystes. Ex : la Paramécie qui possède la particularité (comme tous les ciliés) de posséder un dimorphisme nucléaire avec la présence d’un micro et d’un macro-noyau. Les micro-noyaux ne sont pas indispensables pour la croissance des ciliés et pour leur reproduction. C’est le macro-noyau qui synthétise les protéines à partir des gènes servant à la reproduction.

L’animal peut se reproduire par reproduction asexuée, c’est-à-dire par scission binaire (1 cilié en donne 2 fils). Ou par reproduction sexuée, c’est-à-dire par le phénomène de conjugaison des chromosomes lors de la rencontre de 2 paramécies. Ce sont les micro-noyaux qui sont transférés chez l’autre partenaire. Après séparation des paramécies et dégénérescence des noyaux déjà présents on va avoir 3 mitoses successives pour arriver à 8 micro-noyaux. Quatre vont fusionner et donner le macro-noyau, 3 micro-noyaux vont dégénérer et le dernier micro-noyau reste tel quel (résumé de la conjugaison). On revient au point de départ.

Evagination des tricocystes

Paramécie

Les Amibes : Embranchement des Rhizopodes = Amibes vraies : Ne présentent ni flagelles, ni cils, organismes uni ou pluricellulaires. Pour se déplacer ils utilisent des protubérances cellulaires : les pseudopodes. Par une rapide polymérisation-dépolymérisation de l’actine contenue dans le cytoplasme des pseudopodes on aura un allongement et grâce aux molécules d’adhésion présentes au bout des pseudopodes on aura une accroche sur le substrat. Ex : Entamoeba histolytica : unicellulaire souvent pathogène (la seule pathogène sur les 7 espèces conues) qui vit dans le TD de l’homme. Elle provoque l’amybiase = dysenterie amybienne. Ex : Dictyostelium discoideum : vit de manière solitaire. Lorsqu’il y a un manque de nourriture, un signal amène les amibes à s’agréger pour former des stolons de plus en plus longs qui formeront en fin de cycle des spores qui éclateront. Embranchement des Granuloréticulosés = Foraminifères : Organismes marins, 4000 espèces vivantes, 30000 fossiles. Les plus petits font 10 µm et les plus grands peuvent mesurer jusqu’à plusieurs cm. Ils possèdent tous une coquille appelée test qui est percée et laisse passer les filopodes qui sont des projections cytoplasmiques.

- chez les formes simples le test forme une seule loge - chez les formes complexes le test forme plusieurs loges (pour un seul Foraminifère)

Ces organismes peuvent adopter 2 modes de vie : - sur le littoral (en mer équatoriale) ou ils créent d’immenses plages - sous forme planctonique : après leur mort ils s’accumulent sur le fond des mers sous la

forme de dépôts très épais (ex : dépôts de Nummulites).

Embranchement des Actinopodes : Idem les Foraminifères mais ils n’ont pas de coquille. Ils possèdent des projections cytoplasmiques appelées :

- filipodes (quand elles sont très fines)

- ascopodes (quand elles sont plus épaisses et avec des microtubules plus ou moins rigidifiés)

- épines squelettiques [quand ces organismes possèdent des sécrétions à base de strontium ou de silice. Ex : Radiolaires, Acanthaires (Sr), Héliozaires (Si)]

Les Sporozoaires : Embranchement des Microspores : Organismes unicellulaires, sans mitochondrie. Tous parasites intestinaux. Ils sont capables de former des spores possédant un filament polaire au travers duquel ils pénètrent dans l’hôte (par dévagination à travers ce filament). Embranchement des Apicomplexes : Organismes unicellulaires, tous parasites. Ils présentent un réarrangement particulier au niveau apical (d’ou leur nom) formé par des vésicules d’accumulation et des vacuoles. Ce sont des organismes polyxènes (ils nécessitent plusieurs hôtes intermédiaires). Ex : Toxoplasma, Plasmodium.