Introduction à la biologie -...

Introduction à la biologieStéphanie Bonneau

Laboratoire Jean Perrin

http://stephanie.bonneau.free.frIntroduction à la biologie – Stéphanie Bonneau

Laboratoire Jean Perrinhttp://www.labos.upmc.fr/ljp/

Diversité et limites du VivantDiversité et limites du Vivant



« Bottom-up »« Top-down »

Vivant ?

Chimie pré-biotiquePremières « cellules » L.U.C.A Diversification

Les microorganismes et l’histoire de la TerreLes microorganismes et l’histoire de la Terre

?


Découverte de la Vie microscopiqueDécouverte de la Vie microscopique

Antoni van Leeuwenhoek (1632 – 1723)


Classification taxonomiqueClassification taxonomique

Carolus Linnaeus (1707 – 1778)

AnimauxPlantesChaos infusorium


Classification Exemple

Règne Métazoaires

Embranchement (i.e. Phylum) Chordés

Classe Mammifères

Ordre Primates

Famille Hominidés

Genre Homo

Espèce Homo sapiens

Variété Homo sapiens sapiens

Arbre phylogénétiqueArbre phylogénétique

Ernst Heinrich Philipp August Haeckel(1834 – 1919)


Théorie cellulaireThéorie cellulaire

Matthias Jakob Schleiden (1804 – 1881)

Rudolf Virchow(1821 – 1902)


Theodoro Schwann (1810 – 1882)

Louis Pasteur (1822 – 1895)

EucaryotesEucaryotes ProcaryotesProcaryotes


karyon = noyau

ProcaryotesProcaryotes


EucaryotesEucaryotes


La cellule : unité du VivantLa cellule : unité du Vivant

Forme, structureSystème ouvert

Échanges contrôlés Auto-réplication

Communication/Signalisation


Échanges contrôlés

Croissance

Auto-réplication

Diversification/Évolution

Autocinèse/Mouvement (Interne ou externe)

Différenciation

Limites du VivantLimites du Vivant

Virus

TMV

HIV

Influenza Virus

Hepatite C Virus


Coronavirus

Filamentous phages

Bacteriophage P22

Adenovirus

West Nile Virus

HIV

Bacteriophage Phi19

Métabolisme CellulaireMétabolisme Cellulaire

Source de Matière

• Organique

• Inorganique

Hétérotrophe

Autotrophe

Source d’électrons

Source de carbone

• Organique

• Inorganique

Organotrophe

Lithotrophe


Source d’Énergie • Lumière

• Chimie redox

Phototrophe

Chimiotrophe

RespirationFermentation

• Inorganique Lithotrophe

Source de

matière

Source

d’énergie

CO2 Organique

Lumière Photo-autotrophe Photo-hétérotrophes

Réactions redox -organique

Chimio-hétérotrophe

Principaux types trophiquesPrincipaux types trophiques


organique

Réactions redox -inorganique

Chimio-autotrophes Mixotrophes

Donneurs d’électron : Composés réduits, H20, H2S, S2O32-, Fe2+, CH4…Accepteurs d’électrons : Fumarate et autres composés oxydés, O2, S2, SO42-, NA(D)P+…

ProtéinesRibosomale, ATPase…

Lipides membrane

Polysaccharides Unicité du VivantUnicité du Vivant


Ribosomes

Matériel Génétique- ADN -

Dernier ancêtre commun

Unicité du VivantUnicité du Vivant


Diversité du VivantDiversité du Vivant

Champignons


Plantes

Protistes

Animaux

Fossiles et Évolution Fossiles et Évolution


Morphologie des procaryotesMorphologie des procaryotes


Morphologie de procaryotesMorphologie de procaryotes


Morphologie de procaryotesMorphologie de procaryotes


Microbiologie classiqueMicrobiologie classique

Isolation

Étude métabolique


Étude morphologique

Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire

Zuckerkandl et Pauling “ Molecules as Documents of Evolutionary History ”

1965, J. Theor. Biol. 8:357-366


Arbres phylogénétiques


AB

A

CD

Distances phylogénétiques


BC

D

E

F

G

EF

G

Échelle : n mutations/paires de bases

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ARN ribosomique 16S

Karl Woese, 1977



Bactéries EucaryotesArchées

• Morphologie • Lipides • Réplication


• Morphologie• Mode de vie

• Lipides • Réplication• Transcription• Traduction

Groupe des ArchéesGroupe des Archées

« Extrêmophiles»


« Extrêmophiles»

Diversité microbienneDiversité microbienne

Écologie moléculaire

Échantillon

Amplification RT-PCR


Échantillon naturel

<1% diversité




Bactéries


2005 : 53 phyla dont 35 sans représentants en culture


Archées


2002 : 18 phyla dont 10 sans représentants en culture

Diversité des eucaryotesDiversité des eucaryotes


« Retard » en phylogénie moléculaireDiversité sous-estimée



6 super groupesmonophylétiques


Laura Wegener Parfrey, Erika Barbero, Elyse Lasser, Micah Dunthorn, Debashish Bhattacharya, David J Patterson, and Laura A Katz (2006 December). "Evaluating Support for the Current Classification of Eukaryotic Diversity". PLoS Genet. 2 (12):


6 super groupesmonophylétiques




Picoeucaryotes


Ostreococcus

Picoplancton méditerranéen (200 m)


FISH « Fluorescence In Situ Hybridation »


Phylogénétique, Diversité et Unicité du VivantPhylogénétique, Diversité et Unicité du Vivant


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