Symbiose
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Lasymbiose(du grecσύν/sýn,« avec, ensemble » et du nomβίος/bíos,« vie ») est uneassociationintime, durable entre deuxorganismeshétérospécifiques.Elle peut être obligatoire (stricte) ou facultative.
Les organismes impliqués sont qualifiés desymbiotesou desymbiontes(anglicisme); le plus gros peut être nomméhôte.La durabilité de l'association est relative et recouvre une part significative de la durée de vie d'au moins un des deux organismes. La symbiose sous-entend le plus souvent une relationmutualiste,dans laquelle les deux organismes bénéficient de l'association, mais l'étymologie implique que les deux partenaires « vivent ensemble », si bien que la symbiose peut êtreparasitaire,profitant à l'un des deux organismes mais nuisible à l'autre, voirecommensaliste,c'est-à-dire qui est bénéfique à un organisme, mais neutre pour l'autre.
Domaine d'étude fécond, il est l'objet d'unediscipline scientifique,lasymbiologiequi cherche à comprendre toute la gamme desinteractionsentre les organismes. Lesymbiologisteétudie ces interactions.
Origine
[modifier|modifier le code]En 1877, le biologiste allemandAlbert Bernhard Frankpropose le terme «symbiotismus»[1],terme peu à peu accepté par la communauté scientifique à la suite des travaux d'Anton de Bary,qui donne en 1879[2]la définition la plus large[3]de la symbiose[4]en étudiant alors au microscope les stades de croissance et de reproduction deslichensainsi que leur adaptabilité qui rend leur survie possible durant l'hiver[5].Définissant le mot symbiose comme la vie en association (notion d'interaction biologique) de différentesespèces,cette notion incluait donc leparasitisme[6],[7].
Les notions d'interactions néfastes se développent dans le cadre dudarwinisme social,théorie qui reflète les idées de l'époque victorienneauRoyaume-Uni,au moment où s'opère la transition d'uneéconomie agraireà uneéconomie industriellecapitaliste,si bien que les concepts desurvie du plus apteet de progrès entraîné par lacompétitionsont utilisés à la fin duXIXesiècle pour justifier un capitalisme sans frein[8],[9].Les notions d'interactions bénéfiques apparaissent à la fin duXIXesiècle parmi des penseurs de sympathiessocialistesouanarchistes.Ainsi, alors que la symbiose demeure sous la plume de bien des scientifiques, anglo-saxons en particulier, une coexistence entre deux organismes quel que soit l'effet sur les partenaires (De Bary pensant que les algues étaient probablement parasitées par le champignon au sein des lichens),« une dérive s’opère à la fin duXIXesiècle. Des auteurs commeGeddes(1882) ouBrandt(en)(1883) travaillent sur les algues symbiotiques associées aux animaux: leszooxanthelles,vivant dans lescnidaires,leschlorelles,vivant dans certainesanémonesou certainsvers plats marins.Ils insistent sur la complémentarité métabolique et les relations de protection, donc sur le bénéfice réciproque de la symbiose. Émerge alors une seconde définition plus restreinte: la symbiose est une coexistence interspécifique durable et mutualiste »[10].
Il semblerait cependant qu’actuellement, la définition restrictive tende à disparaître pour être remplacée par la définition selon de Bary[6].Selon une étude réalisée en 2012, l'utilisation de la définition restrictive a presque disparu de la littérature et les spécialistes qui évitaient d'utiliser le terme peuvent au moins utiliser la définition de Bary sans redouter les critiques, même si certaines confusions subsistent, notamment concernant l'intimité et la durabilité des interactions symbiotiques[6].
Exemples de symbioses mutualistes
[modifier|modifier le code]Endosymbiose
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On parle d'endosymbioselorsque l'un des partenaires vit à l'intérieur des cellules de son hôte, ou que les organes des symbiotes sont en étroite relation.
- Leslichenssont une association symbiotique entre une algue unicellulaire photosynthétique (photosymbiote, appeléphotobionte) et un mycète (mycosymbiote, appelémycobionte): l'algue bénéficie d'un apport en eau et en sels minéraux ainsi qu'un gîte; le mycète,hétérotrophe,bénéficie du glucose nécessaire à sa croissance que produit l'algue parphotosynthèse.
- Lamycophycobiose,qui consiste en unchampignon ascomycètehébergé à l'intérieur d'une l'algue.
- Desendosymbiosesd'eucaryotesexistent, par exemple l'algueCoccomyxadans les cellules deGinkgo biloba,découverte en 1992.
- L'association entre leszooxanthelles(Dinoflagellés) et lesCnidaires(anémones de mer,coraux).
- La plupart deslégumineusespeuvent réaliser des symbioses avec des bactéries de typeRhizobium;celles-ci captent l'azoteatmosphérique et le rendent disponible à la plante.
- Des algues photosynthétiques vivent en symbiose à l’intérieur des cellules de la salamandreAmbystoma maculatumet entourent ses œufs (cas unique chez les vertébrés de symbiose intracellulaire avec une algue)[11].
- Dans les écosystèmes desfumeurs noirs,la production primaire est basée sur lachimiosynthèseeffectuée par des bactéries vivant en symbiose avec des moules ou des vers de Pompéi et des vers tubicoles.
Association dans le tube digestif
[modifier|modifier le code]- L'intestinhumain contient de nombreuses bactéries: une étude de 124 personnes, en 2010 a répertorié entre 1000 et 1150 espèces de bactéries sur la cohorte et plus de 160 par personne. Un estomac d'humain héberge dans les 100trillions(100 milliards de milliards) de cellules microbiennes[12]commeEscherichia coli;cette microflore représente chez un adulte plus d'un kilogramme de biomasse. Elles ont un rôle favorable dans la digestion, dans la régulation du système immunitaire et empêchent la colonisation par des organismes pathogènes.
- Lavachepos sắc de dans ses estomacs desbactéries symbiotiquescapables de digérer lacellulose.
Association obligatoire entre individus distincts
[modifier|modifier le code]- L’Acacia cornigera,un arbremyrmécophile,ne peut survivre qu’avec une colonie defourmis.
- Les branches duBarteria,naturellement creuses, offrent à une espèce de fourmis, lesTetraponera,un confort sans égal. Mais en plus d'offrir un gîte, l'arbre propose aux fourmis une table garnie en permanence grâce aux bords de ses feuilles parsemées de glandes à nectar que celles-ci récoltent à longueur de journée. En échange des services rendus, les fourmis s'attaquent aux organismes qui pourraient nuire à l'arbre. En effet, lesTetraponerapos sắc dent à l'extrémité de leur abdomen un dard venimeux, et elles éliminent les lianes et lichens qui viennent déranger leur arbre.
- Lestermitessont des insectes qui se nourrissent de bois. Or, ils ne peuvent pas digérer entièrement la cellulose seuls. La dégradation totale de la cellulose se fait grâce à l'association symbiotique entre les termites et des micro-organismes qui diffèrent selon les espèces: endosymbiose tétrapartite avec des protistes, des bactéries et des archées ou culture de champignons dans les termitières.
- Lamycorhizeest une symbiose entre les racines d'un végétal et un champignon.
Endosymbiose et organites
[modifier|modifier le code]Les mitochondries et les chloroplastes
[modifier|modifier le code]Des analyses précises de l'ultrastructure anatomique, biochimique et phylogénétique de certains organites constitutifs des cellules eucaryotes indiquent que lesmitochondrieset leschloroplastessont, à l'origine, des procaryotes devenus endosymbiotes de cellules eucaryotes; leur présence résulte de l'endosymbiosede bactéries archaïques, au cours de l'évolution.
Les preuves
[modifier|modifier le code]- Mitochondriesetchloroplastespos sắc dent de l'ADN qui codent des caractères qui leur sont nécessaires et ne s'exprimant que là.
- Lecode génétiquen'est pas tout à fait le même entre unEucaryoteet unProcaryote.Les codes utilisés pour transcrire les gènes chloroplastiques et mitochondriaux sont plus proches de ceux des Procaryotes que des Eucaryotes.
- Lesribosomeschloroplastiques et mitochondriaux sont phylogénétiquement plus proches de ceux des Procaryotes que ceux des Eucaryotes et leurARNrn'a pas la même origine.
- La structure en enveloppe des deuxorganiteslaisse à penser à unephagocytosed'une celluleprocaryote.Cette hypothèse est confirmée par la structure de la membrane interne (qui devrait être la membrane plasmique du Procaryote) qui est très proche de celle d'une bactérie. Elle est aussi riche en protéines, ce qui est une caractéristique des membranes plasmiques desProcaryotes.
Le nitroplaste
[modifier|modifier le code]En 2024, une étude a démontré l’endosymbiosed’unecyanobactérieCandidatusAtelocyanobacterium thalassaou UCYN-A par une algue unicellulaireBraarudosphaera bigelowii.[13]Ceci a permis la formation d’uneorganitefixatrice d’azote appeléenitroplaste.
Les preuves
[modifier|modifier le code]- Les deux partenaires ont une taille correspondant à une relation entre hôte etorganite[14].
- UCYN-A a perdu du matériel génétique. Elle n’a plus lesgènespermettant lafixation de carboneet laphotosynthèse oxygéniqueainsi que l’entièreté ducycle de Krebs[15].
- L’endosymbiote UCYN-A se divise de façon synchrone avec la cellule pour être transmis à la descendance de cette dernière. Cela a pu être déterminé par des techniques de mesure de la densité et composition de l’organite[13].
- Il a été démontré que des protéines fabriquées grâce au génome deB. bigelowiisont exportées vers lenitroplasteafin qu’il les utilise. Une séquence d’acides aminéspotentiellement utilisée pour l’export desprotéinesa été observée chez celles prouvées comme étant exportées vers lenitroplaste[13].
Théories symbiotiques de l'évolution
[modifier|modifier le code]Selon la biologisteLynn Margulis,célèbre pour son travail sur l'endosymbiose, la symbiose est un facteur clé de l'évolutiondes espèces. Elle considère que la théoriedarwinienne,axée sur lacompétition,est incomplète, et affirme qu'au contraire, l'évolution est orientée par des phénomènes decoopération,d‘interactionet dedépendance mutuelleentre organismes vivants[16].Lynn Margulis a prouvé par ses travaux que la symbiose est un mécanisme général du monde vivant. Par exemple, les êtres humains sont en endosymbiose avec leurmicrobiote intestinalsans lequel ils ne pourraient vivre.
À tous les niveaux d'organisation du vivant, seuls survivent, et se survivent, les associations à avantages et inconvénients réciproques et partagés[17].
L'origine des organismesmulticellulairespourrait ainsi être d'origine symbiotique: des colonies d'unicellulairesauraient fini par former des assemblages permanents (un organismemulticellulaire) où chaque cellule s'est spécialisée. Cette idée est relativement ancienne, on la trouve dans laGastraea hypothesisdeErnst Haeckelpar exemple.
Selon l'hypothèse de l'endosymbiose,leschloroplastesdes végétaux ou lesmitochondriesdeseucaryotesseraient issus de bactéries symbiotiques. La cellule est une endosyncénose modulaire, elle a émergé par juxtaposition et emboîtement de partenaires devenus indissociables, le noyau d'abord, puis les autres organites[18].
Notes et références
[modifier|modifier le code]- Albert-Bernhardt Frank,Über die biologischen Verhältnisse des Thallus einiger Krustenflechten,Beiträge zur Biologie der Pflanzen, II, 1877,pp.123-200
- Anton de Bary, «De la symbiose»,Revue internationale des sciences,t.III,,p.301-309(lire en ligne).
- Olivier Perru, «Aux origines des recherches sur la symbiose vers 1868-1883»,Revue d'histoire des sciences,t.59,no1,,p.7.
- «das Zusammenleben ungleichnamiger Organismen»,organismes différents vivant ensemble.
- Anton de Bary,De la symbiose,Revue internationale des sciences, III, 1879,pp.301-309
- (en)Bradford D.Martinet ErnestSchwab,«Current usage of symbiosis and associated terminology»,International Journal of Biology,vol.5,no1,,p.32(ISSN1916-968X,DOI10.5539/ijb.v5n1p32,lire en ligne,consulté le)
- (en)Bradford D. Martin & ErnestSchwab,«Symbiosis: "Living together" in chaos»,ResearchGate,vol.4,no4,(ISSN0149-6700,lire en ligne,consulté le)
- (en)Richard C. Lewontin,«The Units of Selection»,Annual Review of Ecology and Systematics,vol.1,,p.1-18(DOI10.1146/annurev.es.01.110170.000245).
- Pascal Acot,Histoire de l'écologie,Presses universitaires de France,,p.197
- Marc-André Selosse,«Symbiose et mutualisme versus évolution: de la guerre à la paix?»,Atala,no15,,p.36.
- Claire Peltier, «Une salamandre photosynthétique: du jamais vu!», surFutura-sciences,(consulté le)
- (en)«A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing»,Nature,no464,,p.59-65(lire en ligne)
- (en)Tyler H.Coale,ValentinaLoconte,Kendra A.Turk-Kuboet BiekeVanslembrouck,«Nitrogen-fi xing organelle in a marine alga»,Science,vol.384,no6692,,p.217–222(ISSN0036-8075et1095-9203,DOI10.1126/science.adk1075,lire en ligne,consulté le)
- Francisco M.Cornejo-Castillo,KeisukeInomura,Jonathan P.Zehret Michael J.Follows,«Metabolic trade-offs constrain the cell size ratio in a nitrogen-fi xing symbiosis»,Cell,vol.187,no7,,p.1762–1768.e9(ISSN1097-4172,PMID38471501,DOI10.1016/j.cell.2024.02.016,lire en ligne,consulté le)
- H. JamesTripp,Shellie R.Bench,Kendra A.Turket Rachel A.Foster,«Metabolic streamlining in an open-ocean nitrogen-fi xing cyanobacterium»,Nature,vol.464,no7285,,p.90–94(ISSN1476-4687,PMID20173737,DOI10.1038/nature08786,lire en ligne,consulté le)
- Evolution by Association. A History of Symbiosis.(1994) Jann SAPP, Oxford University Press, New York, Oxford, 255 p.(ISBN0-19-508821-2)
- streaming et percolation: une nouvelle « théorie systémique » de l'évolution
- [1]6th European Congress on SYSTEMS SCIENCE, (19 septembre 2005), Paris.
Voir aussi
[modifier|modifier le code]Bibliographie
[modifier|modifier le code]- (en)Ed Yong,I Contain Multitudes. The Microbes Within Us and a Grander View of Life,Random House,,368p.(lire en ligne)Livre qui fait le point sur les symbiose animales
- Marc-André Selosse,La symbiose: structures et fonctions, rôle écologique et évolutif,Vuibert,,154p.
Articles connexes
[modifier|modifier le code]Liens externes
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- Ressource relative à la littérature:
- Ressource relative à la santé:
- Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes:
