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Module 1 Chapitre 3, 1TS-BioAC
K. Gabin-Gauthier, ETSL 1
Illustrations cours de Microbiologie : 1TS BioAC
Fig 1 : Un micro-organisme eucaryote (Dessin issu d’Origine de la vie - Editions Biocosmos centre).
Fig 2 : Fabrication « traditonelle » de sauce soja (marque Yuaza)
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Fig 3 - Les deux types d’hyphes
(BIOSCIENCES ET TECHNIQUES – Microbiologie et toxicologie des aliments – Ed.CRDP DOIN)
Hyphes non cloisonnées Hyphes cloisonnées
Fig 4 - Les deux types de cloison pour les hyphes septées : pore unique (c) et septum
multiperforé
Pore unique pore multiperforé
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Fig 5 – La morphologie d’une hyphe
Fig 6 : Schéma de la structure d’une levure (d’après le concours général des Lycées).
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Fig 7 : La chitine. L’unité N-acétylglucosamine, indiquée entre parenthèses, constitue l’unité répétitive
du polymère de chitine. Le groupement acétylé est entouré en rouge. La flèche indique l’extrémité réductrice de la chaîne. Le nombre d’unités répétées (n) est >1000. Les liaisons
osidiques sont de type β1-4.
Fig 8 : Classification phénotypique simplifiée des Eumycètes
Thalle
« Siphomycètes » Hyphes non cloisonnées cœnotypiques
« Septomycètes » Hyphes septées avec cloisons perforées entre les articles
Taxons Chytridiomycètes Zygomycètes Ascomycètes Basidiomycètes (Deutéromycètes)
Habitat aquatique terrestre terrestre terrestre terrestre
Repro
ductio
n - Asexuée
- Sexuée : planospores errant dans la mer
- Asexuée - Sexuée : zygospore obtenue par fusion de deux gamètes
- Asexuée - Sexuée : ascospores formées dans un asque (outre)
- Asexuée - Sexuée : basidiospores formées en surface d’une baside (base)
Asexuée
Exem
ple
s Chytridium Rhizopus
Mucor Aspergillus Saccharomyces Geotrichum Claviceps Morilles Truffes
Mycètes lévuriformes Trichosporon Amanites Cèpes
Penicillium Alternaria Dermatophytes Candida albicans
Remarque :
Le groupe des deutéromycètes encore
utilisé aujourd’hui n'est pas un rang
taxonomique officiel ; la plupart des
deutéromycètes sont des ascomycètes.
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Fig 9 : Schyzosaccharomyces pombe
Levure isolée en 1890 par à partir de bière de millet provenant de Zanzibar en Afrique orientale (pombe
signifie bière en Swahili) par le biologiste allemand P. Lindner. Elle diffère de la levure de brasserie et de
boulangerie, Saccharomyces cerevisiae, non seulement par la forme des cellules, allongées et cylindriques,
comme le montre le dessin de Lindner, mais aussi par de nombreuses autres caractéristiques biologiques
(mode de division, enzymes produites). Si S. cerevisiae est l'un des organismes modèles parmi les plus
utilisés en génétique et le premier eucaryote dont le génome complet fut séquencé (en 1996), S. pombe est
également devenu un organisme modèle pour les biologistes et est utilisé notamment pour élucider les
mécanismes de contrôle du cycle cellulaire. Des découvertes essentielles dans ce domaine, en particulier
l’identification de molécules clés contrôlant le cycle, la caractérisation de leurs fonctions et la mise en
évidence de leur caractère universel, ont valu le prix Nobel de médecine et de physiologie en 2001 à Leland
Hartwell, Paul Nurse et Tim Hunt, un chercheur américain et deux anglais. Le séquençage de son génome,
terminé en 2002, a révélé 4 824 gènes dont un quart étaient déjà connus chez d'autres espèces. En outre,
au moins 50 gènes identifiés chez S. pombe sont également impliqués dans des maladies humaines dont la
moitié sont des cancers.
.
Les cellules haploïdes mesurent de 3 à 4 µm de
large sur 6 à 15 µm de long selon la période du
cycle cellulaire. Les cellules diploïdes ont des
dimensions de 4 à 5 µm sur 10 à 25 µm.
Encore appelée levure fissipare.
Le cycle cellulaire de S. pombe est quelque peu
atypique parmi les eucaryotes bien qu’il présente
aussi une interphase, divisée en phase G1 (très
brève chez cette levure), phase S et phase G2,
suivie de la division (phase M : mitose)
aboutissant à deux cellules filles. Les cellules de
S. pombe grandissent progressivement au cours
du cycle cellulaire et présentent une taille
déterminée selon la phase à laquelle elles se
trouvent. Lorsque la paroi transversale s’est
formée et que les cellules filles mesurent 6 à 7
µm, elles ont déjà terminé la phase S de
l’interphase et sont entrées en phase G2, la plus
longue du cycle chez S. pombe. Le noyau contient
dès lors une quantité d’ADN égale à 67,6 fg (33,8
fg avant la phase S).
La croissance de la cellule commence du côté opposé à la paroi néoformée et se poursuit jusqu’à atteindre
une taille de quelque 9 µm atteinte environ au 1/3 du cycle. À ce stade, appelé en anglais NETO (New end
take off : démarrage de l’extrémité nouvelle) la croissance reprend aussi du côté opposé.
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Lorsque la cellule atteint 10-12 µm, elle entre en phase M mais l’enveloppe nucléaire ne se désagrège pas,
contrairement à ce que l’on observe chez les organismes pluricellulaires. Un fuseau de division se forme et
les noyaux fils se séparent.
La cellule passe alors brièvement en phase G1 tandis qu’une paroi transversale se forme au centre de la
cellule mère qui atteint alors une taille de 12-14 µm.
La phase S démarre immédiatement tandis que les cellules filles qui mesurent 6-7 µm se séparent. La durée
moyenne du cycle cellulaire est d’environ 3 h. Le cycle de la levure S. pombe présente donc quelques
caractéristiques originales par rapport aux cycles habituellement observés chez les autres cellules
eucaryotes : phase G1 très courte, phase G2 très longue, séparation des cellules en phase S et non en fin de
phase M, maintien de l’enveloppe nucléaire pendant la division.
Fig 10 : Saccharomyces cerevisiae
Division par bourgeonnements.
Temps de doublement : 1,25 à 2h à 30°C
On peut observer ici la persistance de cicatrices de
bourgeonnement.
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Fig 11 : Représentation schématique de la reproduction asexuée chez les champignons et
quelques types de spores
(a) Scission transversale ; (b) fragmentation des hyphes formant des arthroconidies (arthrospores) et
des chlamydospores (c) ; (d) sporangiospores dans un sporange ; (e) conidiopsores disposées en
chaînes à l’extrémité d’un conidiophore ; (f) blastospores formées par bourgeonnement de la
cellule parentale
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Fig 12 : La reproduction chez les champignons
Schéma du cycle biologique des champignons
montrant l’alternance des stades haploïdes et
diploïdes. Quelques espèces ne passent pas au
stade dicaryote indiqué dans le schéma. Le stade
asexué (haploïde) est utilisé pour produire des
spores et aider ainsi à la dissémination de
l’espèce. Le stade sexué (diploïde) implique des
spores qui aident à la survie dans des conditions
adverses (froid, sécheresse, chaleur).
Fig 13 : Le cycle de saccharomyces cerevisiae : ascomycète unicellulaire
Quand la nourriture est
abondante, les cellules
haploïdes et diploïdes
subissent des mitoses et se
développent végétativement.
Lorsque la nourriture manque,
les cellules diploïdes entrent
en méiose pour produire 4
cellules haploïdes qui restent
solidaires dans une paroi
commune : l’asque. Si la
nourriture est de nouveau
disponible, 2 cellules
haploïdes de type conjugatif
opposé (a et α) fusionnent
pour créer une cellule
diploïde.
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Fig 14 : Le cycle de reproduction d’un ascomycète filamenteux : la pezize
Fig 15 : Le cycle de reproduction d’un zygomycète filamenteux : Rhizopus stolonifer
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Fig 16 : Le cycle de reproduction d’un basidiomycète :
Fig 17 : Zoospore de chydridiomycète se formant sur une feuille morte :
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Fig 18 : Photographies au microscope à balayage de
frustules de diatomées.
( Mary Ann Tiffany, San Diego State University
(A) Biddulphia reticulata.
Frustule d’une diatomée
centrale montrant les
valves (partie bombée) et
le cingulum (barre = 10
µm).
(B) Diploneis sp.
Frustules de diatomées
pennées (avec valves à
motifs peignés) (barre =
10 µm).
(C) Eupodiscus radiatus.
Diatomée centrale avec
vue d’une seule valve
(bare = 20 µm)
(D) Melosira varians.
Frustule d’une diatomée
centrale, montrant les
valves (barre = 10 µm).
Fig 19 : Diatomée (Diploneis beyrichiana) dont le frustule s'est ouvert accidentellement.
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Fig 20 : Structure d’une euglène.
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Fig 21 : Classification simplifiée des algues.
Nom commun
Euglénophytes Euglènes
Chrysophytes Diatomées (1) et algues brun-jaune, vert-jaune
Pyrr(h)ophytes Dinoflagellés (2) et dinophytes
Chlorophytes Algues vertes
Phæphytes Algues brunes
Rhodophytes Algues rouges
Organisation cellulaire
Unicellulaires
Unicellulaires pour la plupart
Unicellulaires
Unicellulaires Pluricellulaires
Pluricellulaires
Pluricellulaires
Composés de la paroi
Pas de paroi
Cellulose Silice Carbonate de calcium
Cellulose ou pas de paroi
Cellulose
Cellulose Alginates Fucoïdane
Cellulose caragénine Xylanes Galactanes Carbonate de calcium
Pigments
Chlorophylle a Chlorophylle b Xanthophylles Carotènes
Chlorophylle a Chlorophylles c (souvent) Carotènes Fucoxanthine Xanthophylles
Chlorophylle a Chlorophylles c Carotènes Fucoxanthine Péridinine Dinoxanthine
Chlorophylle a Chlorophylle b Xanthophylles Carotènes
Chlorophylle a Carotènes Fucoxanthine
Chlorophylle a Chlorophylle d (quelques espèces) Carotènes Phycobillines
Produits de réserve
Paramylon Huiles sucres
Chrysolaminari-ne Huiles
Amidon Glycanes Huiles
Amidon
Laminarine Mannitol Huiles
Amidon floridéen
Appareil locomoteur
1 à 3 flagelles en position apicale
1 à 2 flagelles en position apicale
flagelles en position latérale
Pas de flagelles pour la plupart
2 flagelles en position latérale sur les cellules reproductrices
Immobiles
Habitat Genres
Eaux douce, saumâtre, salée et terrestre. Euglena Phacus
Eaux douce, saumâtre, salée et terrestre. Fragilaria Cymbella Surirella Pseudo-nitzschia
Eaux douce saumâtre et salée. Gymnodinium Ceratium Alexandrium Gonyaulax
Eaux douce, saumâtre, salée et terrestre. Chlorella Scenedesmus Spirogyra Ulva
Eaux salée et saumâtre. Laminaria Fucus
Eaux douce saumâtre et salée. Gracilaria Gelidium Chondrus
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Fig22 : Micrographies au microscope électronique de quelques dinoflagellés.
Dinophysis fortis
Ceratium
Prorocentrum
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Fig 23 : Symbiose des zooxanthelles et du corail.
Ce sont les zooxanthelles qui sont les principaux producteurs primaires
des écosystèmes coralliens.
Déjà présentes dans l'œuf pour certaines espèces, elles se multiplient activement dans les tissus de
leur hôte : leur population peut doubler en 10 jours. Elles constituent une biomasse végétale stockée
par les polypes qui peut atteindre 45 à 60% de la biomasse en protéines du corail chez Pocillopora
damicornis. Ainsi, certains auteurs avancent le chiffre de 30 000 algues/mm3 en moyenne.
Quand elles sont en surnombre dans les tissus de son hôte, elles sont expulsées et servent alors de
nourriture avec le mucus aux bactéries et autres animaux qui à leur tour nourriront le corail.
Les zooxanthelles trouvent là un milieu stable, à l'abri des variations des conditions du milieu, de la
sédimentation et des prédateurs.
Elles utilisent les déchets azotés et phosphatés du polype comme source d'éléments minéraux qui
sont localement plus concentrés que dans le milieu extérieur.
La source de C proviendrait à la fois du CO2 émis au cours de la respiration du polype et des
hydrogénocarbonates dissous dans l'eau de mer.
Grâce à ces éléments minéraux et à la lumière, elles élaborent de la matière organique
essentiellement glucidique. Une partie de cette matière produite est utilisée comme source de
nourriture par le polype.
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La photosynthèse produit un dégagement de dioxygène (O2). La concentration en O2 des eaux
chaudes est peu élevée du fait de sa faible solubilité qui, de plus, diminue avec la température.
L'approvisionnement en O2, nécessaire à la respiration du polype est alors facilité.
Le polype bénéficie des produits organiques élaborés par les zooxanthelles dont il stimule la
photosynthèse et l'exportation de sa production.
Par ailleurs, la prédation fournit au polype, les protides et les lipides. Il réunit ainsi tous les éléments
nécessaires (glucides, lipides et protides) à sa croissance et à son entretien. L'activité (métabolique)
du polype se traduit par les échanges gazeux de la respiration, absorption d'O2 et d'un rejet de CO2 .
Ce même CO2 qui serait utilisé pour la photosynthèse par les zooxanthelles.
Le prélèvement du CO2 par les zooxanthelles favorise la précipitation du carbonate de calcium, c'est
à dire du calcaire, et donc l'élaboration du squelette du polype. L'équilibre chimique du CO2 dissous
dans l'eau et des carbonates, est déplacé dans le sens de la précipitation du carbonate de calcium
(CaCO3 ) lors du prélèvement du CO2 par les zooxanthelles :
2
3 3 2 22Ca HCO CaCO CO H O
Ainsi, la symbiose permet un recyclage local et rapide de la matière . Elle est à l'origine de la réussite
des coraux dans les milieux pauvres en éléments nutritifs (oligotrophes).