Évolution et Diversité du Vivant
(101-NYA-05)
Cours 2
(Première partie) CONCEPTS CONCEPTS FONDAMENTAU FONDAMENTAU X DE BIOLOGIE X DE BIOLOGIE
Bernadette Féry
Hiver 2007
Les poupées russes s’emboî tent les unes dans les aut res tout comme les niveaux structuraux du vivant.
1. L’organisation complexe du vivant
2. Les propriétés émergentes
3. Les caractéristiques du vivant 4. La théorie cellulaire
5. Les deux grands types de cellules : procaryotes et eucaryotes
6. La perpétuation de la vie repose sur l’ADN
7. Corrélation entre la structure et la fonction
8. Les domaines du vivant
(classification des procaryotes et
eucaryotes)
1. L’organisation complexe du vivant
L’organisation biologique correspond à une hiérarchie de niveaux structuraux s’édifiant les uns à partir des autres.
Molécules Atomes Organites
Cellules
Tissus Organes Système Organisme Population
Communauté
Écosystème
Si on casse une roche en plusieurs morceaux, elle garde ses propriétés.
Si on altère cette organisation chez un organisme, il peut mourrir.
La vie repose sur l’intégrité de ces
niveaux
structuraux
Particules
subatomiques Électron, proton, neutron ou toute autre unité
fondamentale de la matière
Atome d’oxygène Source
Atome
Plus petite unité d’un élément qui conserve les
propriétés de cet élément
Atome d’oxygène
Atome Molécules
Ensemble d’au
moins deux atomes reliés par liaison
chimique
Molécule de chlorophylle Capte les ondes lumineuses
Hydrogène Magnésium
Carbone
Molécule s
Molécule de chlorophylle Capte les ondes lumineuses
Hydrogène Magnésium
Carbone
Organite
Regroupement de molécules en une structure ayant un rôle défini (un petit organe dans la
cellule)
Organite : chloroplaste Organite
photosynthétique qui contient la
chlorophylle
Organite
Organite : chloroplaste Organite
photosynthétique qui contient la
chlorophylle
Cellule
Regroupement des organites et des molécules en une unité vivante,
capable de se reproduire
et jouant un rôle déterminé
Cellules de la feuille
Cellule
Cellules de la feuille
Tissu
Regroupement des cellules de même type et exerçant une fonction
commune
Tissus
De l’épiderme et photosynthétique
Tissu
Tissus
De l’épiderme et photosynthétique
Organe
Regroupeme nt de
plusieurs tissus
différents
accomplissan t une tâche précise
Feuille
Les racines et la tige sont aussi des organes
Organe
Feuille
Les racines et la tige sont aussi des organes
Système conduct eur
Les tissus du xylème et les tissus du phloème font monter et
descendre la sève chez les plantes.
Système
Regroupement
d’organes et de tissus orientés vers une
fonction globale
Campbell (2eéd. fr) — Figure 35.7 : 787
Système conduct eur
Les tissus du xylème et les tissus du phloème font monter et
descendre la sève chez les plantes.
Système
Campbell (2eéd. fr) — Figure 35.7 : 787
Organism e
Regroupem ent des
systèmes, des
organes et des tissus en une
entité
vivante et reproductib le
Un
trembl e
Organis me
Un
trembl e
Population Ensemble des
organismes de la même espèce qui vivent dans une même région
Une
populati on de tremble s
Communauté Ensemble des populations
animales, végétales et microbiennes qui habitent une même région
(ensemble des vivants)
Une communauté de Tanzanie
Population de zèbres
Population de graminées Population de gnous
Population
Une
populati on de tremble s
Communaut é
Une communauté de Tanzanie
Population de zèbres
Population de graminées Population de gnous
Un écosystème de Tanzanie
Écosystème Regroupement
d’une communauté et de son milieu
physico-chimique (les vivants et leur milieu : terre, air, eau)
2. Les propriétés émergentes
• Apparition à chaque niveau d'organisation supérieur, de nouvelles propriétés qui
n’existaient pas au niveau inférieur.
• Quand on grimpe l’échelle biologique, les performances augmentent.
Une cellule endothéliale (constituante des
capillaires sanguins) a des propriétés
particulières mais
seule, elle ne peut rien faire.
Associée aux autres cellules endothéliales (tissu), elle devient un véritable tube qui
canalise le sang, en absorbe certains
produits tout en y déversant certains, aussi.
Exemple Cellule endothéliale
Feuillet de cellules endothéliales
Un capillaire sanguin Inspiré de Life, 4e éd.,
figure 1.2 : 5
Le tissu
musculaire de l’estomac se
contracte mais, seul, il ne peut exercer sa
fonction.
Associé aux
autres tissus de l’estomac
(nerveux, épithélial,
conjonctif), il devient
pleinement
fonctionnel. En se contractant, il mélange les
aliments aux sucs digestifs libérés par le tissu épithélial de l’estomac.
Les aliments se transforment en bouillie acide.
Autre exemple
Les cellules épithéliales s’enfoncent en formant ainsi des glandes qui
sécrètent de l’acide et des enzymes.
obliques circulaires longitudinaux Tissu conjonctif
(paroi externe de l’estomac) Cellules épithéliales
(paroi interne de l’estomac)
Muscles lisses
Inspiré de Life, 4e éd., figure 37.10 : 728
3. Les caractéristiques du vivant
Ordre Ordre
Organisation Organisation complexe
complexe ReproducReproduc tiontion
Croissance et développement
Évolution et adaptation Homéostas
ie Stabilité Stabilité du milieu du milieu interne
interne Réactions aux
stimuli de
l'environnemen t
Sensibilité Sensibilité
Utilisation de l'énergie
Campbell (2eéd.
fr) — Figure 1.3 : 5
• Les cellules ne survivent que si le MILIEU INTERNE demeure stable
• Milieu interne = sang, liquide entre les cellules, lymphe, LCR…
HOMÉOSTA SIE
Gilles Bourbonnais
4. Invention de la théorie cellulaire
Ces scientifiques ont mené à la
théorie cellulaire : 1.La cellule est la plus
petite entité vivante.
2.Tout être vivant est composé de cellules.
3.Toute cellule provient d'une autre cellule.
Un an plus tard, le zoologiste
Théodore Schwann en arrive à la même
hypothèse au sujet des
animaux.
En 1838, Matthias Schleiden, un
botaniste, suggère que tous les tissus végétaux sont
faits de cellules.
En 1855, Rudolf Virchow
suggère que toute cellule provient d'une autre cellule, préexistante.Source
5. Les deux grands types de cellules
Les cellules eucaryotes
Plus récentes que les cellules
procaryotes (2,5 milliard d'années)
Plus grosses que les cellules
procaryotes
(environ 50 µm)
Elles ont un
véritable noyau délimité par une membrane
Elles ont des organites
membraneux
Campbell (2eéd. fr) — Figure 7.8 : 119
Les cellules procaryotes
Plus anciennes que les cellules eucaryotes (3,5 milliard d'années)
Plus petites que les cellules eucaryotes (environ 5 µm)
Elles n’ont pas de véritable noyau délimité d’une
membrane mais une zone dite nucléoïde constituée d’un seul
chromosome fortement replié
Elles n’ont pas d’organites membraneux
Une
bactérie
Micrographie d’une bactérie
Campbell (1eéd. Française) — Figure 1.4 : 7
Au
microscope électroniqu e
Grosseurs relatives des cellules procaryotes et eucaryotes
Cellule eucary ote
10 à 100 µm
Cellule procary ote
1 à 10 µm
6. La perpétuation de la vie repose sur
l’information héréditaire de l’ADN (acide désoxyribonucléique)
La matière s’édifie à partir des
instructions de l’ADN (dans le noyau et la zone nucléoïde).
Campbell (2eéd.
fr) — Figure 1.5 : 7
L’ADN contient les milliers de gènes de l’individu.
L’ADN est héréditaire ; il est
transmis des parents aux enfants mais aussi de cellules à cellules.
Le message de l’ADN est codé d’où le terme de code génétique.
Le code génétique est universel, des bactéries à l’homme (sauf de rares exceptions). Ce sont les gènes qui changent, d’espèces en espèces.
L’universalité du code montre que les espèces ont évolué à partir d’un ancêtre commun.
7. Corrélation entre la structure et la fonction
Il y a une corrélation entre la structure (sa
forme, son anatomie) et la fonction qu’exerce cette structure (sa physiologie, son
fonctionnement), et ce, à tous les niveaux de l’organisation biologique.
La forme aérodynamique et la grande surface
portante des ailes
(structure) permettent le vol (fonction).
Les os creux des oiseaux les rendent plus légers
(structure) et donc aptes à s’envoler (fonction).
Campbell (2eéd.) — Figure 1.6 : 8
Les prolongements des neurones les rendent aptes à transmettre l’influx nerveux d’un endroit à l’autre du corps.
Mitochondrie
Les replis de la membrane interne augmentent la
surface et permettent de contenir plus d’enzymes pour la respiration
cellulaire
Un corrollaire !
L’analyse d’une structure biologique nous
donne des indices sur sa fonction et vice versa.
L’analyse d’une fonction réalisée par une structure nous donne des indices sur la composition de cette structure.
8. Les trois domaines du vivant (archéobactéries, eubactéries et eucaryotes) correspondent à six règnes
Taggart — p.9
Origine de la vie
PROTIST ES
EUMYCÈTE S
ANIMAUX
EUCARYOTE S
(domaine)
EUBACTÉR IES
(domaine) ARCHÉOBACTÉ
RIES
(domaine)
VÉGÉTAUX
PROCARYOTES
Domaine des Bactéries
Domaine des
Archéobact éries
Bactéries des milieux extrêmes Bactéries
Anciennement, tous deux étaient groupés dans le règne des monères.
Campbell (2eéd.) — Figure 1.11 : 12
LES CELLULES PROCARYOTES
Règne des
Eumycè tes
Règne des Protistes Algues et protozoaires
Stentor est un
protozoaire
«comme un animal
unicellulaire»
Règne des Animaux
LE DOMAINE DES CELLULES EUCARYOTES
Règne des Végétaux
