Evolution et diversité des végétaux

Evolution et diversité des végétaux François Bretagnolle (E.mail Francois.bretagnolle @u-bourgogne.fr)

Introduction 1 - Le monde des végétaux 2 - Qu est ce qu un organisme végétal? 3 - Notions de classification

Introduction - 1 Classification dichotomique : Toute forme vivante est soit animale, soit végétale

Introduction - 1 1 -Le monde des végétaux

Introduction - 1 Les plantes à fleurs Les Angiospermes (250 000 sp.)

Les pins et les sapins etc. Introduction - 1 Les Gymnospermes (1000 sp.)

Introduction - 1 Les fougères Les Ptéridophytes (10 000 sp.)

Introduction - 1 Les lycophytes (1 200 sp.)

Introduction - 1 Les mousses (10 000 sp.) Les Bryophytes

Introduction - 1 Les anthocérotes et les hépatiques (6 000 sp.) Les Bryophytes

Introduction - 1 Les algues (150 000 sp.)

Introduction - 1 Des bactéries Cyanobactéries (2 000 sp.)

Introduction - 1 ET LES CHAMPIGNONS?

2 Qu est ce qu un organisme végétal?

Introduction - 1 Un organisme qui est vert?

Introduction - 1 Tous les organismes verts ne sont pas des végétaux

Introduction - 1 Tous les végétaux ne sont pas verts

Introduction - 1 Vert comme chlorophylle a Tous les organismes végétaux possèdent de la chlorophylle a

Introduction - 2 Définition Organisme procaryote ou eucaryote autotrophe, pratiquant une photosynthèse oxygénique

Introduction - 2 Cellule procaryote Cellule eucaryote

Introduction - 2 Trophê = Nourriture Autotrophes: Capables de se nourrir par eux-mêmes Utilisent des molécules simples (H 2 O, CO 2, NO 3 -) Hétérotrophes: Se développent à partir de molécules élaborées (protéines, lipides, glucides) (certaines bactéries, champignons, animaux)

Introduction - 2 Principe de la photosynthèse

Introduction - 2 Photosynthèse: Convertir Σ lumineuse en Σ chimique Réaction universelle de la photosynthèse Molécule donneur d'électrons + Source de carbone + Σ solaire Biomolécules (CHOH) n + Résidus

Introduction - 2 Photosynthèse anoxygénique (bactérienne) H 2 S (ou autres) + CO 2 + Σ solaire Biomolécules (CHOH) n + S 2

Introduction - 2 Photosynthèse oxygénique (photosynthèse des végétaux) H 2 O + CO 2 + Energie solaire Biomolécules (CHOH) n + 0 2

Introduction - 2 Algues Plantes à fleurs: Photosynthèse dans les chloroplastes Granum Thylacoïde Plusieurs membranes (2 ou 3 ou 4) Chlorophylles et autres pigments ADN

Introduction - 2 Photosynthèse = D abord une histoire de pigments Ces pigments sont nécessaires pour capter l énergie lumineuse

Introduction - 2 Les pigments de la photosynthèse Chlorophylle a: Pigment principal Autres Chlorophylles (Chl-b, Chl-c, Chl-d) Caroténoïdes: Antioxydants protecteurs des chlorophylles Phycobilines: Pigments associés à des protéines

Introduction - 2 Tous les autres pigments (chl b, c, d, caroténoïdes...etc.) Pigments accessoires Captent l'σ à d'autres longueurs d'ondes Transmettent toujours à une Chl a

Introduction - 2

Introduction - 2 Antenne collectrice (250 à 400 molécules de Chl a Photosystème Cascade électronique H 2 O H + H+ ½ O 2 e - Chla Chla Centre réactionnel

3 - Notions de classification

Introduction - 3 Diversité du vivant 2 (10-15) millions d espèces connues Groupes entiers très peu décrits (insectes, arachnides, algues, bactéries etc.) Probablement 10 millions d espèces Comment classer cette diversité?

Introduction - 3 Taxonomie Système d ordre hiérarchique pour nommer et classer les espèces Classification hiérarchisée Des critères (objectifs ou subjectifs) de ressemblance pour la taxonomie

Introduction - 3 Classification d Aristote Classification dichotomique: Forme vivante animale ou végétale Échelle de complexité croissante de l âme Matière inanimée < plantes < éponges < méduses < mollusques < mammifères < homme

Introduction - 3 Renaissance Nbre sp. décrites Découverte des nouveaux mondes Classification et systématique pour les êtres vivants s impose

Introduction - 3 Linné (1707-1778) Classification actuelle des êtres vivants Système binomial Taxon = Nom de genre + nom d espèce (Homo sapiens, Bellis perennis) Organismes groupés en rangs taxonomiques plus vastes = Hiérarchique

Introduction - 3 Classification de Linné Base de la classification = Espèce Espèces Genres Genres Familles Familles Ordres Ordres Classes Classes Embranchements Embranchements Règnes

Introduction - 3 Cette classification est encore utilisée actuellement Catégorie Chène rouge Adresse postale Règne Plantae Pays Embranchement (Phylla) Anthophyta Classe Angiospermae Ville Département Ordre Fagales Rue Famille Fagaceae N rue Genre Quercus Nom Espèce rubra prénom

Introduction - 3 CRYPTOGAMA Règne animal Etres ingérant de la nourriture Règne végétal Plantes, champignons Algae = Les algues Fungi = Les champignons Bryophyta = Les mousses Pteridophyta = Les fougères PHANEROGAMA Gymnospermae = Ovules nus Angiospermae = Ovules enveloppés Thallophytes Pas de différenciation en organes dans la plante Cormophytes Différenciation d'organes en racines, tiges et feuilles

Introduction - 3 Taxonomie évolutive Linné: Conception statique du monde Espèce = Immuable Peut donc être classée sans erreur possible suivant le plan divin Fin du 19 ème : Théorie de l évolution (Darwin)

Introduction - 3 Darwin Les différences biologiques entre deux espèces sont apparues au cours du temps à cause de la descendance avec modification c est-à-dire des divergences évolutives à partir d un ancêtre commun sous l influence de la sélection naturelle

Introduction - 3 Conséquences Les espèces sont liées entre elles par leur généalogies Arbre du vivant (tree of life) Il faut intégrer cette information dans la taxonomie

Introduction - 3 Phylogénie La (vraie) relation entre un groupe (grec = phyla) Arbre évolutif Visualiser l évolution à partir d un ancêtre commun Haeckel 1866

Introduction - 3 A B C D E Espèces actuelles T e m p s Espèce fossile connue Lignée fossile inconnue Lignée fossile connue

Introduction - 3 Classification de Whitthaker (1969) Deux domaines et 5 règnes PROCARYOTES Monera Bactéries et archébactéries EUCARYOTES Protista Planta Fungi Animalia Protistes: Groupe artificiel Tout eucaryote unicellulaire, colonial ou pluricellulaire qui n est ni une plante verte, ni un animal (métazoaire), ni un champignon supérieur

Introduction - 3 La révolution de la technologie de l'adn et son apport dans la phylogénie des êtres vivants Bcp de classification basées sur séquences d ADN Mutations = Régulières, constantes et aléatoires Plus deux espèces sont séparées depuis longtemps, plus leur séquences sont différentes

Introduction - 3 Woese et Fox (1977) Classer les bactéries Séquences non codante d ADN ribosomique 2 branches: Eubactéries et Archées

Introduction - 3 Archées Sulfolobus solfataricus Halobacterium volcanii Methanobacterium formicicum Homo sapiens Zea mays Saccharomyces cerevisiae Euglena gracilis Eucaryotes Escherichia coli Zea mays mitochondrie Bacilus subtilis Zea mays chloroplaste Eubactéries

Introduction - 3 Autant de différence (divergences) entre eubactéries et archées qu entre eucaryotes et eubactéries!!! 3 domaines de la vie: Archée, Eubactérie, Eucaryotes

Introduction - 4 Isotopes du Carbones associés à la vie Premiers fossiles de procaryotes identifiés Grypania = Premiers fossile d'eucaryote identifié Premiers fossiles d'eucaryote pluricellulaires identifiés Radiation des algues pluricellulaires Formation de la Terre Biolipides fossiles associés aux eucaryotes La vie Monde des procaryotes Eucaryotes unicellulaires Eucaryotes pluricellulaires - 4.7-4.0-3.7-3.5-2.7-2.1-1.2-1.0-0.7 LE TEMPS EN MILLIARDS D'ANNEES