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Comment définir les algues ?

Le mot "algue" désigne une grande diversité de végétaux micro ou macroscopiques vivants en milieux aquatique ou humide. Les algues font leur cycle de vie en milieu aquatique bien évidement; on les trouve essentiellement dans la mer mais aussi en eaux douces. Ces organismes sont des protistes, et constituent une part importante de l'écologie aquatique et de la biodivesité. Elles sont capables de faire la photosynthèse (même en profondeur) et possèdent de la chlorophylle, les algues sont donc des organismes photoautotrophes. Elles peuvent aussi vivre en symbiose. Elles ne constituent pas un groupe évolutif unique, mais désignent toute une série d'organismes pouvant appartenir à des groupes phylogénétiques différents. Groupées avec les champignons dans la division des Thallophytes, les algues constituent en réalité un ensemble hétérogène d’embranchements très distincts les uns avec les autres mais viennent toutes d'un ancêtre commun : l'eucaryote. La distinction entre ces différents embranchements d’algues est faite d’après les différentes structures et de mode de reproduction qu'elles emploient. On trouve des formes unicellulaires et certaines pluricellulaires ayant des caractéristiques différentes. Ces algues ont aussi des tailles très variées; elles peuvent être de quelques micromètres comme de plusieurs mètres (certaines algues brunes par exemple peuvent aller jusqu'à 4 mètres), ainsi que des formes très variées : rondes, plates ... Les algues sont les premiers végétaux aquatique à être sortis de l'eau pour conquérir le milieu terrestre (notions d'adaptation que nous aborderons plus tard).

Qu'est ce qu'un protiste ?

Le terme de protistes est réservé aux eucaryotes, végétal ou animal. Le fait d'être composé d'une seule cellule impose à presque tous les protistes d'être microscopiques; les plus petits sont à peine plus gros que des bactéries, la plupart font de 10 à 50 micromètres, mais certains sont visibles à l'œil nu. Tous les protistes disposent de noyaux. De très nombreux protistes possèdent des flagelles ou des cils qui leur permettent de se déplacer, mais beaucoup ont acquis des différenciations particulières. On trouve les protistes dans les eaux douces, saumâtres ou marines, les sols, sur et dans les êtres vivants (peau, tube digestif, bouche, rectum), et quelques-uns sont parasites. Il existe des protistes photosynthétiques qui utilisent la lumière comme source d'énergie et le gaz carbonique comme source de carbone (protistes autotrophes). Les autres sont hétérotrophes, c'est-à-dire qu'ils absorbent des composés organiques déjà élaborés. Les protistes sont des producteurs primaires dans les milieux qui leur sont favorable. Ils peuvent former des populations considérables quand les conditions de vie sont favorables. Les embranchement des protistes qui contiennent les algues sont, les Chlorophytes, les Rhodophytes, et les Straménopiles qui sont les 3 principales sortes d'algues (vertes, rouges et brunes.)

Quelle est l'évolution des algues et quels sont ses ancêtres ?

Comme dit précédemment, les algues sont les premiers organismes vivants à avoir découvert le milieu terrestre. En effet, la première molécule de chlorophylle, a commencé à sortir de l'eau il y a 500 millions d'années et est à la base de toutes les plantes terrestres. Les algues viennent donc d'une cyanobactérie photosynthétique, venant de cette première particule ayant remonté des profondeurs (seules molécules présentes sur terre), qui par plusieurs phases a donné les algues vertes et rouges. La première, plus importante, est l'apparition d'une couche appelée sporopollénine qui prevenait la déshydratation. Par la suite, cette cyanobactérie, par division cellulaire, la mitose, a prit de l'importance en taille et est devenue une algue pluricellulaire. Elle a continué a se développer jusqu'à pouvoir prendre les nutriments nécessaires directement dans le milieu et en changeant sont patrimoine génétique qui lui permit la reproduction sexuée. Mais seul les algues vertes ont pu sortir de l'eau, car produisant du sucre et donc libérant de l'oxygène qui était alors toxique pour les autres unicellulaires, presque tous ont disparus ou sont retourné définitivement en profondeurs.

Quelles sont les différentes sortes d'algues ?

Il existe beaucoup de sortes d'algues différentes, caractérisées par des morphologies diverses : unicellulaires / pluricellulaires, mobiles ou fixes, couleurs ... et par différents sous-embranchements : algues vertes, algues rouges, algues dorées, algues brunes et les diatomées. Les algues ne possèdent cependant pas de tissus nettement individualisés, comme on peut en trouver parmi les végétaux terrestres vasculaires, elle sont donc aussi finalement très différentes et sont disposée a différents niveau dans la mer ou même sur terre.

Algues vertes

Parmi les différents groupes d'algues, celui des algues vertes est le plus important, car comme déjà dit, les algues vertes, ou Chlorophytes, sont les premières à être sortie de l'eau. Elles sont étroitement liées aux végétaux par leur ultrastructure et leurs pigments. On peut encore différencier ce groupe d'algues en deux sous groupes : les Chlorophytes et les Charophytes. Le premier groupe contient des algues qui vivent principalement en eaux douces et qui sont unicellulaire. Ces algues produisent la photosynthèse par n'importe quelles températures (certaines algues vivent dans la neige et sur des glaciers) et à n'importe quel rayon lumineux (intensité). Dans leur évolution, elles comprennent plusieurs stades comme la formation de colonies et l'apparition de formes multicellulaires. Le terme de stades est aussi présent dans leurs cycle de reproduction qui en comprend deux : sexué et asexué. Le second groupe, les charophytes, est simplement définit par le fait qu'il se rapproche le plus aux végétaux. Ces deux groupes ont tous les deux aquits leurs chloroplastes par une endosymbiose. On trouve aussi des Chlamydomonas, qui représente probablement un stade primitif parmi les algues vertes. Le Chlamydomonas est une algue verte unicellulaire pourvue de deux flagelles. Il contient un seul chloroplaste en forme de cloche. La structure de ce chloroplaste est proche de celle des végétaux supérieurs.

Algues rouges

Le deuxième sous-embranchement est celui des algues rouge, qui détiennent leur couleur par un pigment qui masque la chlorophylle. Elles sont caractérisées par une composition pigmentaire caractéristique avec un seul type de chlorophylle, la chlorophylle a et des caroténoïdes, qui sont de moins en moins présent en fonction de la profondeur de l'eau. Ces algues sont les plus abondantes des grandes algues. Elles ont la capacité d'absorber la lumière bleue parvenant en très grande profondeur. Ces algues sont aussi multicellulaires. Elles sont fixes et s'accrochent aux pierres grâce au thalle. Leur cycle de développement est varié et n'a pas de stade flagellé. Elles se reproduisent avec une alternance de générations. Ces algues rouges ont un ancêtre commun avec algue verte (origine symbiotique commune); les algues rouges sont apparues avant la lignée évolutive conduisant aux plantes, animaux et champignons.

Les algues brunes

Les algues brunes, ou Phéophycées, sont les plus grandes et les plus complexes, elles ont des tissus différenciés et d'autres structures, et certaines espèces ont même des organes semblables à ceux des végétaux. Elles sont multicellulaires, et vivent, à la différences des algues vertes, en eaux salées, et sont par moments de la journée en dehors de l'eau a cause de la marée, mais sont très abondantes elles aussi. Leur couleur brune ou verte vient des pigments dans les chloroplastes des cellules, de plusieurs colorants brunâtres de caroténoïde. Beaucoup des algues marines sont des membres des phaeocystis.

Algues dorées

Les algues dorée comme les algues vertes possèdent deux flagelles à l'extrémité. Elles vivent dans le plancton en eaux douces comme salées. Leurs deux flagelles sont proche l'une de l'autre sur la cellule. Ces algues peuvent aussi être, en plus de faire la photosynthèse, mixotrophes. C'est à dire qu'elles absorbes des composés organiques. La plupart sont unicellulaire, et leur couleur est brune-jaune.

Les diatomées

Elles comprennent la diversité des espèces d'algues la plus importante qui serait d'environ 100'000 espèces. Elles vivent dans tout les milieux : lac, mers, étangs, etc.. et se situent dans le phytoplancton. Ces algues sont unicellulaires. Leur caractéristique est la présence d'une parois appelée silice, qui, divisée par deux, apporte une très bonne protection contre les prédateurs. Elles se déplacent à l'aide de microtubules. Les algues diatomées produisent aussi environ 1/4 de notre oxygène et sont donc indispensables. Elles se reproduisent de manière asexuée par division cellulaire.

De quelle manière se reproduisent les algues?

Les algues ont deux moyens de reproductions différentes : de manière asexuée (multiplication végétative) et sexuée. Quel que soit le moyen de reproduction, les algues nécessitent absolument de l'eau. Le mode de reproduction asexuée est le plus fréquent; L’algue est capable d’assurer sa descendance par des phénomènes ne faisant intervenir ni organes ni cellules sexuelles; le génotype est conservé et les individus obtenus sont identiques à l'individu souche. Suivit du mode de reproduction sexué, qui est le moins fréquent et aussi le plus aléatoire; Un nouvel individu naît de la fusion de 2 types de cellules reproductrices (gamètes) distinctes génétiquement, l’une mâle, l’autre femelle. Les individus obtenus sont génétiquement différents.

Dans la multiplication végétative (donc de la reproduction asexuée) il y'a différentes sortes de reproduction : par algues impliquant le thalle. Par exemple : séparation du thalle pour les algues rouges.

Dans la reproduction sexuée, qui met en oeuvre deux processus fondamentaux : la méiose et la fécondation , les gamètocystes, qui donnent naissance à des gamètes mâles flagellés mobiles, sont des spermatocystes, et les gamètes, des spermatozoïdes. Les gamètocystes qui donnent naissance à des gamètes femelles immobiles sont des oocystes et les gamètes des oosphères. Des individus distincts peuvent porter les gamétocystes et produire les gamètes : dans ce cas l’espèce est à thalles séparés, elle est dite unisexuée. il y a donc des thalles mâles et des thalles femelles. Le même individu peut porter les 2 types de gamétocystes et produire les 2 types de gamètes : dans ce cas l’espèce a un seul type de thalle, elle est dite bisexuée ou hermaphrodite. Ensuite, les gametes fusionnes et un oeuf (ou zygote) apparaît. Ici, la fécondation est externe puisqu‘elle se passe dans le milieu aquatique. Une série d'évènements se succèdent à partir du zygote formant un cycle de développement complet jusqu'à l'apparition d'un nouveau zygote.

Q'est ce que l'alternance des générations ?

La reproduction, chez tous les êtres vivants s'effectue par la fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle et donne naissance à un oeuf diploïde dont les divisions successives par mitose sont à l'origine d'un organisme à cellules diploïdes . On sait que toutes les cellules d'une même espèce ou d'un individu, ont une constitution chromosomique identique. Donc leur noyau renferme un nombre pair de chromosomes (2n), ce sont des noyaux diploïdes. Les gamètes quant à elles, ne possèdent plus que (n) chromosomes. Chaque paire de chromosomes n'étant plus représenté que par un seul chromosome, ces noyaux sont haploïdes. Lorsque deux gamètes se conjuguent, l'oeuf ainsi formé renferme à nouveau 2n chromosomes. D'ou une reproduction sexuée en deux phases.

On peut distinguer 3 cas possibles :

Le cycle uniquement haploïde correspond au cas dans lequel il n'existe aucune multiplication de cellules diploïdes.
Le cycle uniquement diploïde est l'inverse. L'organisme est toujours diploïde. La phase haploïde est représentés uniquement par les gamètes et ne comporte pas de multiplication de cellules.
Les cycles haploïdes et diploïdes en alternance est l'intermédiaire entre les deux types de cycles.

La reproduction générale par étapes; Tout d'abord, dans une phase aploide, les gamétophytes produisent des gamètes qui sont identiques mais a polarité différentes. Ensuite, ces deux gamètes se rejoignent, grâce au courants, afin de faire une fécondation dont le patrimoine génétique est le résultat de la recombinaison au hasard des deux génomes parentaux qu'apportent chacune des gamètes. On entre alors dans la phase diploide (2n) Ce qui fait suite à la fécondation est le sporophyte (il contient le double des chromosomes du gaméthophyte). Le sporophyte va alors créer des sporanges qui après une méiose produira deux spores de sexe différent. On revient alors à la première phase aploide.

Quelles sont les structures qui composent l'appareil végétatif ?

L'appareil végétatif des algues est donc le thalle. Le thalle ne possède pas de structures spécialisées : racines , feuille , tige .

Il n'en est pas de même lorsqu'un individu provient du développement d'une partie végétative d'une plante mère (tige, racine, feuille). Ces fragments redonnent des individus-fils identiques à la plante mère. La multiplication végétative ne met en jeu qu'un seul génome conservé identique chez tous les individus-fils, il y a constitution d'un clone.

Quel est l'impact des algues sur l'écologie ?

Les Algues sont d'importantes ressources pour l'être humain et les autres animaux. En effet, certaines algues de grande taille sont une source de nourriture pour les autres vivant, bien que certaines aient adopté des mécanismes de défense (odeurs ...). Les algues sont aussi utilisée par les entreprises d'agro-alimentaire pour leur substances gélifiantes contenues dans la paroi cellulaire. L'utilisation des algues se fait aussi pour la production de produits cosmétiques. Mais les algues représentes aussi un risque pour la santé humaine. Dans certaines zones ou elles sont trop abondantes en quantité, la décomposition rejette de l'hydrogène sulfuré qui est un gaz toxique pour les personnes qui le respirent.

Lexique

groupe phylogénétique : Un groupe phylogénétique est une classification visant a comprendre l'évolution (phylogénie) et qui emplois des caractéristiques générales.
endosymbiose : Fait de vivre dans un autre corps. L'endosymbiose implique qu'un organisme vive en symbiose , à l'intérieur des tissus ou des cellules d'un autre organisme qui est sont partenaire dans cette association bénéfique pour les deux organismes.
Thallophytes : végétaux dont l'appareil végétatif est un thalle
Thalle : appareil végétatif n'ayant pas de structures spécialisée , utilisé pour les organismes non-mobiles.
Spore : cellule de reproduction, donne de nouveau individu sans fécondation. Chez les algues rouge, cellule reproductive dépourvu de flagelles
Gamète : Un gamète est une cellule reproductrice mature capable de fusionner avec un autre gamète pour engendrer une nouvelle génération d'un être vivant eucaryote.
Gamétocyste : Un gamétocyste est une structure végétale qui produit et qui contient des gamètes

Sources

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Cours de Biologie de M. Zimmerli

Diverses sources internet :

http://www.universalis.fr/encyclopedie/diatomees/

http://www.aquaportail.com/definition-711-endosymbiose.html

http://www.ecosociosystemes.fr/protistes.html

http://www.uel.education.fr/consultation/reference/biologie/module1/apprendre/chapitre1/cycle/cycle1det.htm

http://lesbeauxjardins.com/cours/botanique/1-classification/alternance.htm

http://www.lenntech.fr/eutrophisation/algue.htm

http://manuel.gonzales.free.fr/pages/reproduction1.html

http://www.com.univ-mrs.fr/IRD/atollpol/ecorecat/algform.htm

http://biodeug.com/new/index.php?option=com_content&task=view&id=61&Itemid=33

http://www.developpement-durable.gouv.fr/D-ou-viennent-les-nitrates-a-l.html