Des bactéries aux plantes : (2) les champignons et les animaux

Qu’est-ce donc qu’une plante? Comment la distinguer d’un animal? Et pourquoi les champignons ne sont-ils plus considérés comme étant des plantes? Voici la deuxième étape de notre voyage. Elle est consacrée à des êtres qui paraissent si différents, et qui pourtant sont d’assez proches parents : les champignons et les animaux…

Au cours de la première étape de notre périple, nous avons rencontré les Procaryotes (les Bactéries et les Archées). Il est temps maintenant de nous intéresser aux Eucaryotes. Au programme aujourd’hui : les champignons et nous, les animaux.

Les Eucaryotes

Les Eucaryotes sont montés sur scène il y a 2.1 milliards d’années, d’après les découvertes les plus récentes 1.  Le terme Eucaryote provient du grec eu, « bien » et karuon, « noyau ». Il signifie donc littéralement « ceux qui possèdent un véritable noyau ». En effet, la grande nouveauté par rapport aux Procaryotes réside dans le fait que le matériel génétique est désormais protégé dans un noyau, un compartiment séparé du reste de la cellule par une membrane.

Les cellules deviennent plus complexes, et aussi beaucoup plus grandes : entre 10 et 100 µm, c’est-à-dire généralement 10 fois la taille des Procaryotes.
Très vite, des cellules eucaryotes vont s’associer et constituer des organismes pluricellulaires. Mais certains Eucaryotes demeureront unicellulaires, comme les amibes par exemple.
Tous vont pratiquer la reproduction sexuée, ce qui est aussi une nouveauté par rapport aux Procaryotes.

Arbre phylogénétique des Eucaryotes (Vojtech Dostal; Wikimedia Commons)

Les Eucaryotes vont ensuite évoluer et donner les champignons, les animaux, les plantes, et bien d’autres organismes généralement unicellulaires. Remarquez sur l’arbre phylogénétique présenté ci-dessus, basé sur des analyses génétiques récentes, que les champignons et les animaux font partie d’un groupe plus large appelé Opisthochontes, et sont donc plus proches les uns des autres que des plantes!
Opisthochonte vient du grec opisthō = derrière et kontós = flagelle, car certaines de leurs cellules possèdent pour se mouvoir des flagelles, des sortes de cils, situés sur l’arrière : ces flagelles poussent la cellule au lieu de la tirer. C’est le cas des spermatozoïdes notamment.

Un Opisthoconthe (un champignon) photographié par un autre Opisthoconthe (un animal)

Les Opisthochontes se seraient séparés des autres Eucaryotes il y a environ 1 milliard d’années 2.

Les Champignons (Fungi)

Au sein des Opisthochontes, les champignons se seraient différenciés il y a 800 à 900 millions d’années 2. Apparus d’abord dans les océans, ils colonisèrent ensuite la terre ferme. On estime que le nombre d’espèces de champignons serait compris entre 1.5 et 5 millions d’espèces 3.

Comment reconnaître un champignon? Le moyen le plus sûr est de prendre à nouveau notre microscope électronique et d’examiner la cellule.

Schéma simplifié d’une cellule de champignon

Sur le schéma simplifié présenté ci-dessus, on voit que, comme dans toutes les cellules eucaryotes, l’ADN est enfermé dans un noyau séparé du reste de la cellule par une membrane.
D’autre part, une paroi entoure la cellule, comme chez les Procaryotes,  Mais attention, la paroi contient ici de la chitine, et pas des peptidoglycanes comme celle des Procaryotes. La chitine est un composé que l’on va retrouver souvent chez les animaux, notamment dans l’exosquelette des arthropodes (les crabes par exemple) et des insectes.

La cellule du champignon contient aussi une grande vacuole, que nous retrouverons chez les plantes. Ce compartiment sert notamment à stocker des déchets et à emmagasiner des réserves.

Une autre caractéristique importante est que les champignons sont hétérotrophes. Ils se nourrissent de composés organiques préexistants.

En résumé, un champignon est un organisme eucaryote hétérotrophe dont les cellules possèdent une paroi composée de chitine.

A quoi ressemble un champignon ?
N’oublions pas que ce que nous voyons lors de nos promenades n’est en réalité que son organe reproducteur, semblable donc à la fleur des plantes.

L’organe reproducteur d’une Amanite tue-mouches

Les champignons sont abondants, mais passent inaperçus. Ils ne possèdent ni tiges, ni feuilles, ni racines. Ils vivent la plupart du temps cachés, sous forme de filaments plus ou moins longs appelés hyphes qui forment le mycélium, la partie végétative du champignon.
Hyphe vient du grec ancien huphê, « tissu », et mycélium est un mot formé à partir de mykós, « champignon » en grec tout aussi ancien.

Le champignon se nourrit par absorption : le mycélium sécrète des enzymes qui décomposent la matière organique présente dans son environnement en éléments carbonés nécessaires à sa survie. Cette décomposition se déroule donc à l’extérieur de l’organisme. Le mycélium absorbe ensuite ces éléments carbonés.

Nous avons déjà parlé des symbioses que les champignons élaborent avec des algues ou des cyanobactéries : ce sont les lichens, qui sont à la base de la genèse des sols.
Les champignons développent aussi des relations symbiotiques avec les plantes, et ces relations sont tout aussi fondamentales, puisqu’elles concernent 90 à 95 % des plantes!
Dans cette relation, appelée mycorhize, les hyphes d’un champignon pénètrent à l’intérieur des racines d’une plante. Mycorhize vient d’ailleurs des mots grecs mykós et riza, « racine ».

Suillus viscidus établit des mycorhizes avec les mélèzes

Grâce aux hyphes du champignon, la plante augmente prodigieusement (d’un facteur 1.000 environ) le volume du sol que ses racines peuvent exploiter. Cela lui permet donc   d’absorber bien plus de nutriments du sol (principalement de l’azote, du phosphore et de l’eau).
En retour, la plante fournit au champignon les composés carbonés dont il a besoin, mais qu’il est incapable de synthétiser lui-même puisqu’il est hétérotrophe.

Mais la nature n’est pas que collaboration, elle est aussi faite de luttes impitoyables. Et les champignons peuvent être des tueurs redoutables.  Connaissez-vous Batrachochytrium dendrobatidis? C’est un champignon qui provoque une maladie, la chytridiomycose, responsable d’un déclin extrêmement rapide des populations de batraciens dans le monde.  Certains scientifiques envisagent même l’extinction totale des amphibiens dans un avenir assez rapproché 5 !

L’homme n’est évidemment pas épargné : une douzaine d’espèces de champignons tuent en moyenne 1.5 millions d’être humains chaque année, soit nettement plus que la malaria  6.

Les Animaux (Animalia ou Metazoa)

Les Animaux seraient apparus au sein du groupe des Opisthochontes lors de ce qu’on appelle l ‘explosion cambrienne (il y a entre 542 et 530 Ma), qui vit une augmentation soudaine de la biodiversité.

Que nous montre notre miscroscope lorsqu’on examine une cellule animale? Regardez le schéma ci-dessous. Les animaux sont bien des Eucaryotes : l’ADN est enfermé dans un noyau.

Cellule animale

Mais une surprise de taille nous attend : la cellule n’est pas entourée par une paroi! Seule une membrane la sépare de son environnement. En réfléchissant un peu, cela n’est pas étonnant : les animaux  sont des organismes qui sont en général mobiles. Des cellules rigidifiées par une paroi gêneraient fortement cette mobilité.
En contrepartie de cette mobilité, les animaux ont une croissance limitée dans le temps. Ils ont une taille maximale qu’ils atteignent à l’état adulte. Les champignons et les plantes (du moins les plantes vivaces) ont théoriquement une croissance illimitée.

Un autre trait caractéristique des cellules animales est la présence de deux centrioles. Ce sont des structures de forme cylindrique qui jouent un rôle important lors de la division cellulaire. De manière simplifiée, on peut dire que ces centrioles mettent en place une sorte de fuseau de rails qui permettront de répartir les chromosomes entre les deux cellules filles.
Attention, car rien n’est simple dans la nature : les centrioles ne sont pas tout à fait absents du monde végétal. On les retrouve par exemple dans les cellules sexuelles mâles des mousses, des fougères et des ginkgos!

Un animal de la classe Aves (oiseaux)

Les animaux sont hétérotrophes, comme les champignons. Mais les animaux digèrent le plus souvent leur nourriture dans un compartiment interne dédié. La digestion est la décomposition mécanique (broyage) et chimique de la nourriture en éléments carbonés plus petits, qui seront ensuite absorbés dans la circulation sanguine pour être distribués dans les cellules.

En résumé,  les animaux sont des organismes eucaryotes pluricellulaires hétérotrophes et généralement mobiles. Leurs cellules ne sont pas entourées par une paroi.

Savez-vous qu’un animal est en fait une symbiose entre ses cellules et un nombre impressionnant de bactéries? Prenons un être humain pesant 70 kg : il serait constitué de 30.000 milliards de cellules humaines, et de 40.000 milliards de bactéries 4 ! Difficile de vérifier ces chiffres astronomiques bien sûr, ce sont des estimations. Nous offrons à « nos » bactéries de la nourriture et de la chaleur, et elles nous permettent entre autres de digérer nos aliments. Sans ces bactéries, nous ne pourrions vivre.

A suivre….


Sources:

(1) : Laure Cailloce; Une vie complexe, deux milliards d’années avant les dinosaures; CNRS – Le Journal; Juin 2014
(2) : Vernon Ahmadjian; Evolution and phylogeny of fungi; Encyclopaedia Britannica; Juillet 2016
(3) : Fungus; Wikipedia; Août 2016
(4) : Tina Hesman Saey; Body’s bacteria don’t outnumber human cells so much after all; ScienceNews; Janvier 2016
(5) : Chytridiomycose; Wikipédia; Juillet 2016
(6) : Tim Vernimmen; Killer fungi: The health threat that’s creeping up on us; New Scientist; Août 2016

A propos La gazette des plantes

La gazette des plantes, un blog qui part à la découverte des végétaux qui nous entourent en Belgique
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Un commentaire pour Des bactéries aux plantes : (2) les champignons et les animaux

  1. JP Roos dit :

    L’autre Opisthochonte que je suis te tire son chapeau !

    J'aime

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