Spé. SVT · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Les cellules eucaryotes se distinguent par la présence d'organites issus d'anciens micro-organismes intégrés : c'est la théorie endosymbiotique. Une endosymbiose est une association durable dans laquelle un organisme (le symbiote) vit à l'intérieur des cellules d'un hôte, à bénéfice réciproque.
Selon cette théorie, une cellule hôte ancestrale a intégré une bactérie aérobie, devenue la mitochondrie, puis, dans la lignée des végétaux, une cyanobactérie, devenue le chloroplaste. L'endosymbiote, d'abord autonome, s'est transformé en organite.
Plusieurs arguments appuient cette origine bactérienne : · une double membrane entoure l'organite ; · il possède un ADN propre, circulaire, comparable à l'ADN bactérien ; · il possède ses propres ribosomes, de type bactérien ; · il se divise par scission, comme une bactérie ; · la comparaison des séquences d'ARN ribosomique place les mitochondries parmi les alpha-protéobactéries et les chloroplastes parmi les cyanobactéries.
Au cours de l'évolution, le génome de l'organite s'est fortement réduit : de nombreux gènes ont été perdus ou transférés vers le noyau de l'hôte. L'ADN mitochondrial humain ne compte plus que 37 gènes (contre plusieurs milliers chez une bactérie libre). L'organite est ainsi devenu dépendant de l'hôte, et l'association irréversible.
Des endosymbioses secondaires (un eucaryote déjà photosynthétique intégré par un autre eucaryote) expliquent les chloroplastes entourés de trois ou quatre membranes chez certains protistes.
· Bilan d'apport : mitochondrie → respiration (production d'ATP) ; chloroplaste → photosynthèse (matière organique + O2). · Schéma à savoir : intégration d'une bactérie par phagocytose, puis maintien comme organite à double membrane.
Devant un document comparant un organite et une bactérie : 1) relever chaque caractéristique partagée ; 2) interpréter chacune comme un héritage bactérien ; 3) conclure à l'endosymbiose ; 4) relier l'acquisition à un gain fonctionnel (énergie, autotrophie).
· Mitochondrie = ancienne bactérie aérobie ; chloroplaste = ancienne cyanobactérie. Ne pas inverser. · La double membrane n'est pas accidentelle : c'est un argument majeur, à expliciter (membrane bactérienne + membrane d'endocytose de l'hôte). · La réduction du génome traduit un transfert de gènes vers le noyau, pas une simple perte sans conséquence : l'organite reste codé en grande partie par le noyau. · Une endosymbiose est une association vivante intégrée ; elle ne se confond pas avec un simple transfert horizontal de gènes. · Tous les eucaryotes possèdent une mitochondrie ou ses vestiges, mais seuls les végétaux et certaines algues possèdent un chloroplaste.
Mémoriser la liste d'arguments (double membrane, ADN circulaire, ribosomes de type bactérien, division par scission, parenté moléculaire d'ARN ribosomique), savoir distinguer endosymbiose primaire et secondaire, et conclure sur le rôle des endosymbioses comme moteur de la complexification des eucaryotes. Il faut relier l'acquisition de la mitochondrie au gain énergétique considérable de la respiration aérobie (production massive d'ATP), qui a rendu possible l'apparition d'organismes pluricellulaires complexes, et l'acquisition du chloroplaste à la conquête de l'autotrophie par les végétaux. Le devoir gagne à présenter l'endosymbiose comme une innovation évolutive majeure, complémentaire des mutations et des transferts horizontaux, qui illustre que les grandes nouveautés du vivant naissent aussi d'associations entre organismes.