B6 - Diversité morpho-fonctionnelle des organismes
Connaissances de premier ordre indispensables Capacités exigibles
Les êtres vivants assurent les mêmes fonctions dans des milieux différents (milieu marin, eaux douces, milieux terrestres = aériens, milieux biologiques), avec des plans d’organisation différents, y compris à l’état unicellulaire.
Les organismes pluricellulaires sont formés de cellules différenciées ou non, organisées ou non en tissus, voire en organes. Chez les unicellulaires, l’ensemble des fonctions est assuré par une seule cellule.
En milieu aquatique, il existe des autotrophes pluricellulaires dont la nutrition repose sur la diffusion entre le milieu extérieur et l’organisme et, pour certains, comme le fucus (Straménopile) sur des échanges intercellulaires au sein de l’organisme. Chez les unicellulaires comme les diatomées (Straménopiles), les échanges avec le milieu se font à travers le plasmalemme. Grâce au pyrénoïde, les algues concentrent le CO2 au proche voisinage de la Rubisco, à l’image des Angiospermes à photosynthèse en C4 ; le carboxysome des Cyanobactéries joue un rôle analogue. Ceci permet au phytoplancton océanique de participer à hauteur de 40 à 50% à la productivité primaire mondiale malgré la faible concentration en CO2 dissous des eaux de l’océan.
En milieu aquatique vivent aussi des hétérotrophes pour le carbone, qui se nourrissent par phagocytose comme la paramécie (phagotrophie) ou en absorbant des nutriments à travers leur membrane comme les levures (absorbotrophie)
En milieu aérien principalement, certains hétérotrophes au carbone sont constitués de filaments pluricellulaires (champignons), dont la croissance permet l’exploration du milieu et le prélèvement de matière organique par absorbotrophie, voire exodigestion, à partir de substrats morts (saprotrophie ou nécrotrophie parasite) ou vivants (biotrophie, mutualiste ou parasite).
Certains organismes hétérotrophes pour le carbone vivent en association avec d’autres êtres vivants. Ces associations sont définies en fonction de leur conséquences sur la valeur sélective des partenaires : positive pour l’un (Escherichia coli) et neutre pour l’autre (l’homme) dans le cas du commensalisme ; positive pour les deux dans le cas d’une symbiose (lichen, mycorhizes, nodosités des Fabacées) ; positive pour le parasite et négative pour l’hôte dans le cas du parasitisme. Les symbioses entre un organisme hétérotrophe pour le carbone (Eumycète ou Eubactérie) et un phototrophe (Angiosperme ou algue) sont à l’origine de structures végétatives complexes. En mettant à disposition des Angiospermes des ressources qu’elles ne pourraient pas exploiter par elles-mêmes, les symbioses des mycorhizes ou des nodosités des Fabacées compensent les limites liées à la vie fixée de ces plantes.
Les parasites, comme Plasmopara viticola, agent du mildiou de la vigne ou le trypanosome, agent de la maladie du sommeil, diminuent considérablement la viabilité de leur hôte, en particulier parce qu’ils se nourrissent en absorbant des molécules organiques prélevées dans le sang (pour le trypanosome) ou les tissus (pour le plasmopara) de leur hôte : ce sont des absorbotrophes biotrophes.
Chez les pluricellulaires étudiés dans ce chapitre, il existe un lien entre la structure de l’organisme et le mode de nutrition : les autotrophes pour C sont tous aquatiques (à l’exception des lichens) ; ils forment des surfaces photoréceptrices étalées dans l’eau qui en assure le soutien. Les hétérotrophes pluricellulaires étudiés sont des champignons au sens écologique du terme, le plus souvent terrestres, dont l’appareil végétatif formé de filaments ramifiés à croissance rapide et indéfinie permet une exploration du milieu et un contact étroit avec la matière organique qu’il contient.
La croissance des organismes pluricellulaires est diffuse (ulve) ou localisée, apicale le plus souvent (Eumycètes, polysiphonia, fucus). Il existe aussi un lien entre le mode de croissance et le mode de nutrition. La croissance diffuse n’est rencontrée que chez les autotrophes sans cellules différenciées où elle contribue à former de vastes structures photoréceptrices. La croissance apicale se rencontre chez les autotrophes à cellules différenciées (analogie avec les méristèmes des angiospermes) ou chez les hétérotrophes où elle peut être associée à un chimiotropisme (croissance orientée).
Figure B5.1
Chez les autotrophes, identifier des surfaces d’échanges, des surfaces photosynthétiques.
Figure B5.2a
Expliquer le rôle du pyrénoïde dans la concentration du CO2, comme une alternative au métabolisme C4 vu en milieu aérien.
Limites : Les mécanismes moléculaires des échanges membranaires de nutriments, le détail des voies métaboliques, la liste et la structure moléculaire des pigments ne sont pas au programme.
Figure B6.4
Relier l’exodigestion et l’absorbotrophie aux caractéristiques structurales des champignons (présence d’une paroi, mycélium diffus et ramifié explorant le milieu)
Figure B6.6
Relier l’existence de structures végétatives complexes à des modes de nutrition particuliers (lichen, ectomycorhize)
Illustrer la diversité des modes trophiques utilisés par les champignons : saprophyte (sordaria, fig B6.4) ; biotrophe mutualiste (lichen fig B6.6) ; biotrophe parasite (plasmopara, fig B6.8) ; nécrotrophe parasite
Montrer que les modes trophiques déjà vus dans les paragraphes précédents peuvent être réalisés à l’échelle d’une cellule
- mode autotrophe (diatomée §IB1)
- mode hétérotrophe absorbotrophe, voire avec exodigestion (Saccharomyces cerevisiae §IC2a, Plasmodium ou Trypanosoma §IIIA, Escherichia coli §IIA1, Rhizobium §IIB2)
- mode hétérotrophe phagotrophe de type animal (paramécie Figure B6.3)
Figure B6.5
Relier mode de croissance (diffuse ou localisée) et plan d’organisation
Conclusion
Relier la structure de l’organisme, les caractéristiques de la croissance aux modes de nutrition (autotrophie / hétérotrophie)
