ملتقى طلبة البيولوجيا...كل مايخص تخصص البيولوجيا

Iman89 · 29 جويلية 2011

بنسيم الرحمة وعبير المغفرة أرحب في هدا الموضوع بكل طلبة البيولوجيا بمختلف تخصصاتها ومراحل دراستها راجية أن يكون هذا الموضوع صرحا علميا لتبادل

الخبرات والمعلومات فمرحبا بكل من وطأت قدماه هذا الموضوع

قبل الدخول في الموضوع ارتأت أن أضع بين أيديكم تعريفا شاملا عن هذا التخصص
على بركة الله نبدأ:
علم الأحياء أو الحياة (بالإنجليزية: Biology‏) (من اليونانية: Bios حياة و Logos علم) هو علم دراسة الكائنات الحية من حيث بنيتها، وتغذيتها، وتكاثرها، وطبيعتها، وصفاتها، وأنواعها، والقوانين التي تحكم طرق عيشها وتطورها وتفاعلها مع وسطها الطبيعي.
وعلم الأحياء واسع جداً وينقسم لعدة فروع من أهمها علم الكائنات المجهرية وعلم الحيوان وعلم النبات وكذلك علم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية وعلم البيئة. ومع ترقي هذا العلم، منذ القرن التاسع عشر، صار ذا صلات وثيقة بالعلوم الأخرى، النظرية منها والتطبيقية، مثل الطب والصيدلة ومجالات تقنية أخرى تلبي احتياجات الإنسان الضرورية والمستمرة. وهكذا صرنا اليوم لا نتحدث عن علم بل علوم الحياة (بالإنجليزية: Life Sciences‏).

يتعامل علم الأحياء مع دراسة كافة أشكال الحياة، حيث يهتم بخصائص الكائنات الحية وتصنيفها وسلوكها، كما يدرس كيفية ظهور هذه الأنواع إلى الوجود والعلاقات المتبادلة بين بعضها البعض وبينها وبين بيئتها، لذلك فإن علم الأحياء يحتضن داخله العديد من التخصصات والفروع العلمية المستقلة، لكنها جميعاً تجتمع في علاقتها بالكائنات الحية (ظاهرة الحياة) على مجال واسع من الأنواع والأحجام

تبدأ بدراسة الفيروسات والجراثيم ثم النباتات والحيوانات، في حين تختص فروع أخرى بدراسة العمليات الحيوية داخل الخلية مثل الكيمياء الحيوية إلى فروع دراسة العلاقات بين الأحياء والبيئة في علم البيئة.

على مستوى العضوية، تأخذ البيولوجيا على عاتقها دراسة ظواهر الولادة، والنمو، والشيخوخة aging، والموت death وتحلل الكائنات الحية، ناهيك عن دراسة التشابه بين الأجيال offspring وآبائهم (وراثة heredity)، كما يدرس أيضاً ازهرار النباتات وغيرها من الظواهر التي حيرت الإنسانية خلال التاريخ.

فيما يخص التخصصات في كالتالي:
التخصصات حسب النظام lmd أو كلاسيكي
الكلاسيكي :
science alimentaire
biochimie
physiologie animale
physiologie vgétale
écologie
biotechnologie
contrôle de qualité
génébiologie
نظام جديدlmd: كل تخصصات النظام الكلاسيكي اضافة الى:
médcine des plantes
aquaculture
biologie de la reproduction
la génétique
la microbiologie
la biologie moléculaire, et cellulaire
biotechnologie et santé
l'eau et l'environnement[/CENTER]

Iman89 · 29 جويلية 2011

برنامج السنة الأولى والثانية /lmd

السنة الأولى:
-الفصل الأول:
Géologie
Mathematics et informatics
Biologie Cellulaire
Chimie
Histoire universelle
Méthode travail terminologie
-الفصل الثاني:
Physique
Biologie Animale Générale
Biologie Végétale Générale
chimie 2
Méthode travail terminologie

السنة الثانية:

1ère semestre

Les modules sont:
- biochimie
- biophysique
- microbiologie
- zoologie
- terminologie

1. La Biochimie:

Elle est très très facile Il y'a:

1ère partie (Structurable):

vous allez étudier touts les composants et les propriétés des:

-Glucides – lipides – protéines et enzymes.

2ème partie; (les métabolismes):

- les oxydations cellulaires;
* cycle de Krebs et les réactions de ce cycle
* Oxydation des acides gras
* et enfin la glycolyse

Et vous allez faire aussi des exercices sous formes de TD.

2. La Biophysique:

Chapitre I:

1. les solutions électrolytiques: généralités et propriétés
2. les électrolytes (La conductivités)

Chapitre I: phénomène de surface

1. La tension superficielle et leurs lois; loi de LAPLACE, loi de JURIN.

Des applications biologiques (sous forme des exposés)

Chapitre II: Interface solide-liquide.

Chapitre III: La diffusion, l'osmose, l'hémodynamique ou mécanique des fluides et équation de Bernoulli.

Et il y a des exercices dans le TD.
Et des exposés à la fin.

3. La Zoologie:

c'est la science des animaux.

Les protistes (animaux ou végétaux):
Il y'a:

- Les protozoaires (animaux)
- Les protophytes (végétaux)
- Les Métazoaire:
---- Diplophasique (2 couches cellulaires)
---- Triplophasique (3 " " )

Les diplophasique: il y'a;
. Spongiaires
. Chnidères

Les Triplophasique: on a;

1- A coelomates (sans cavité) qui sont les plathelminthes et les némathelminthes

2- Coelomates (avec cavité) se sont les Prostomiens et les Deutérostomiens

et en fin:

- les Epithélioneuriens
- les Epineuriens
- Les vertébrés en générale

La Zoologie se base surtout sur l'apprendre.

4. La Terminologie: (mtt)

C'est la français en générale elle est très très facile.

5.La Microbiologie:

c'est l'étude des microorganismes

Il y'a :
Le règne de Protistes:

---P. supérieures (eucaryotes: algues et champignons)
---P. inférieurs (Procaryotes: Les bactéries)

1. Les Bactéries; (c'est le plus important c'est à dire le module )

1. vous allez étudier: leur forme, la paroi, PDG, coloration de gram, cytoplasmes, chromosomes bactérienne (ADN)….etc

2. Les mécanismes de réplication de l'ADN des bactéries (très important)
3. Les plasmides des bactéries
4. La capsule des bactéries
5. Les fimbriaes
6. Les flagelles
7. La chimiotactisme
8. La sporogénèse et la germination

ChapitreII:

- Nutrition bactérienne
- Croissance des bactéries
- Les agents antimicrobiennes (ATB)
- L'oxydation (Cycle de Krebs…)

Kynda · 29 جويلية 2011

تخصص البيولوجيا تخصص شيق يسمحلنا باكتشاف كل ما يخص الطبيعة و الحياة
أنا قريت عام فيها نقدر نعطيلكم معلومات على les modules لي فيها

semestre 1

Biologie cellulaire
Geologie
Mat SNV
Chimie 01
HSB
Termonologie

semestre 2

Biologie Animal
Bio Vegetal
Chimie 02 (organique)
Physic
Methodes de travail

و ماهيش صعيبة بصح لازم الواحد يكون يعرف شوية اللغة الفرنسية

♥SaMoù Là MoDèsTe♥ · 29 جويلية 2011

بــآركـ الله فــيكــِ أختي إيمــــآن عــلى التوضيحـــآآتــ

Iman89 · 29 جويلية 2011

مواقع مختلفة تخص طلبة البيولوجيا

عبر هذا الرابط تجدون كل مايخص تخصص البيولوجيا من برامج ومواد دراسية:
http://bio-usto.oldiblog.com/?page=lastarticle&id=1929983

...يتبع بإذن الله

Iman89 · 29 جويلية 2011

قال kynda:
تخصص البيولوجيا تخصص شيق يسمحلنا باكتشاف كل ما يخص الطبيعة و الحياة
أنا قريت عام فيها نقدر نعطيلكم معلومات على les modules لي فيها

semestre 1

biologie cellulaire
geologie
mat snv
chimie 01
hsb
termonologie

semestre 2

biologie animal
bio vegetal
chimie 02 (organique)
physic
methodes de travail

و ماهيش صعيبة بصح لازم الواحد يكون يعرف شوية اللغة الفرنسية

قال tesnimnet:
بــآركـ الله فــيكــِ أختي إيمــــآن عــلى التوضيحـــآآتــ

بارك الله فيكما على المشاركة القيمة والمرور الطيب ...ارجوا التفاعل من بقية الطلبة

Iman89 · 29 جويلية 2011

cours de B.A 1 année SNV

Iman89 · 29 جويلية 2011

مواقع مفيدة

مختلف المواقع التي يحتاجها طلبة البيولوجيا من هنا:

http://cvirtuel.cochin.univ-paris5.fr/Embryologie/AnimEntre/AnimEntre1.html

http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/biologie/01/CoursBV1/Plan.html

Iman89 · 29 جويلية 2011

دروســــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــ

I. DÉFINITION & RÔLES
II. STRUCTURE DES OSES
A. Structure linéaire
1. Nomenclature
2. Stéréoisomérie - Chiralité
3. Séries D & L des oses
B. Structure cyclique
1. Hémiacétal et Mutarotation
2. Mécanisme de cyclisation et représentation de Haworth
3. Conformation spatiale
III. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES OSES
A. Propriétés liées au groupement réducteur
1. Oxydation
2. Réduction
3. Réactions de condensation
B. Propriétés liées aux fonctions alcooliques
1. Les complexes avec le bore
2. Méthylation
IV. ÉTUDE DE QUELQUES OSES ET DÉRIVÉS
A.Oses simples
1. Le glucose (aldohexose - pyranose)
2. L'arabinose (aldopentose - pyranose)
3. Le fructose (cétohexose - furanose)
4. Le galactose et le manose: aldohexose / pyranose
B.Osamines ou sucres aminés
C. Les acides sialiques
D. Les acides muramiques
E. Les sucres phosphate
V. ÉTUDE DE QUELQUES OSIDES ET DÉRIVÉS
A. Définitions
B.Détermination de la structure d'oside
C. Quelques diholosides trés importants
1.Le maltose
2. Le lactose
3. Le saccharose
4. Le cellobiose

I. Définition & roles
Les glucides constituent un ensemble de substances dont les unités de base sont les sucres simples appelés osesou monosaccharides.
Les oses ont été définis comme des aldéhydesou des cétones polyhydroxylées. Ce sont des composés hydrosolubles et réducteurs.
Les glucides sont présents partout dans la biosphère et représentent en poids la classe prépondérante parmi les molécules organiques. La plus grande part des glucides amassés provient de la photosynthèse, processus qui incorporele CO2dans les glucides.
Les glucides jouent plusieurs rôles capitauxdans les cellules :
· ils servent de réserve énergétique sous forme polymérisée : amidonetglycogène. L'amidon est la forme principale d'accumulation de l'énergie photosynthètique dans la biosphère.
· ils jouent un rôle d'élément de structure de la cellule: les mucopolysaccharides chez les animaux supérieurs, la cellulose chez les végétaux.
· ils interviennent comme éléments de reconnaissance et de communication entre cellules: les polyosides des groupes sanguins, les polyosides antigéniques des bactéries.
· enfin, ils font partie intégrante de la structure de nombreuses macromolécules biologiques fondamentales telles que les glycoprotéines, les acides nucléiques (ribose et désoxyribose), les coenzymes et les antibiotiques.
On subdivise les glucides selon leur degré de polymérisation :
· les oligosaccharidessont des polymères de 2 à 20 résidus d'oses, les plus communs étant les disaccharides
· les polysaccharidessont composés de plus de 20 unités
Les glucides sous forme polymérisée sont appelés des osides. Ils peuvent être composés :
· seulement d'oses et s'appellent des holosidesou homosaccharides
·ou d'oses et d'une partie non glucidique (ou aglycone) et s'appelent deshétérosidesou hétérosaccharides.
II. Structure
A. Structure linéaire
1. Nomenclature.
· ce sont des composés de formule brute Cn(H20)p, d'où l'ancienne appellation d'hydrates de carbone.
· ils sont caractérisés par la présence dans la même molécule d'une fonctionréductricealdéhydeou cétoneet d'au moins une fonction alccol.
· les oses qui possèdent une fonction aldéhydique sont appelés des ALDOSESet ceux qui possèdent une fonction cétonique sont appelés des CÉTOSES.
· la nomenclature des atomes de carbone des aldoses attribue le numéro 1à celui qui porte la fonction aldéhyde. Dans le cas des cétoses, le carbone qui porte la fonction cétoneporte le numéro 2.
Le plus petit composé répondant à la définition des oses est l'aldéhyde glycolique, mais ce composé n'a pas de carbone chiral et pas de rôle biochimique à l'état libre.
Les premiers oses qui ont un rôle sont des oses en C3 ou triose, il s'agit duglycéraldéhyde et la dihydroxyacétone.
Il faut noter que sous leur forme phosphorylée ces deux composés correspondent à une étape importante de la voie de la glycolyse, puisqu'il s'agit du passage d'un sucre en C6 (le fructose 1, 6 diphosphate) à 2 sucres en C3.
2. Stéréoisomérie - Chiralité
Le glycéraldéhydepossède un carbone dont les quatre substituants sont des groupes différents, il s'agit donc d'un carboneasymétrique ou chiral.
Le glycéraldéhyde peut donc exister sous deux formes différentes (image l'une de l'autre dans un miroir et donc non superposables) qui correspondent à des configurations opposées autour du carbone chiral: les 2 composés sont appeléesénantiomères.
En 1906, Emil FISCHER et ROSANOFF ont choisi le glycéraldéhyde comme composé de référence pour l'étude de la configuration des sucres.
Emil Fischer a choisi arbitrairement le symbole Dpour l'énantiomèredextrogyre, c'est-à-dire le composé qui dévie le plan de la lumière polarisée vers la droiteou plus exactement dans le sens des aiguilles d'une montre.
Ce n'est qu'en 1954 que Bijvoet a montré par des études cristallographiques que le choix arbitraire de Fischer correspondait bien à la configuration absolue des oses.
Tous les oses dérivant du glycéraldéhyde dextrogyre ont été dits appartenir à la série D et tous ceux provenant du glycéraldéhyde lévogyre ont été dits appartenir à la série L.
3. Séries D & L des oses
Tous les aldoses peuvent être synthétisés à partir du glycéraldéhyde.
Dans la projection de FISCHER, tous les oses dont l'hydroxyle porté par l'avant dernier carbone est à droite sont de la série D. Par ailleurs, dans cette projection, par convention, les liaisons représentées horizontalement pointent en avant du plan et les liaisons représentées verticalement pointent en arrière du plan.
Quand on passe d'un ose à l'ose supérieur, un groupe H-C-OH chiral est ajouté entre le carbone terminal qui porte la fonction alcool primaire et le carbone carbonyle adjacent.
A chaque addition, il existe 2 possibilités :
· pour un aldose à n carbones, il existe donc 2n-2stéréoisomères ;
· dans le cas des cétoses, que l'on peut rattacher à la dihydroxyacétone qui ne possède pas de carbone chiral, on obtient 2n-3stéréoisomères.
On peut citer l'exemple du glucose : c'est un ose à 6 carbones ou hexose. Il existe donc 16 stéréoisomères, 8 de la série D et 8 de la série L.
Les sucres naturelssont en grande majorité de la série D.
On appelle diastéréoisomères, des stéréoisomères non énantiomériques, c'est-à-dire qui ont plusieurs carbones chiraux de configuration différentes.
On appelle épimèresdes stéréoisomères qui ne diffèrent par la configuration que d'un seul carbone chiral: exemple: le D-mannose et le D-galactose sont des épimères du D-glucose mais ne le sont pas entre eux.

B. Structure cyclique
1. Hémiacétal et mutarotation.
La structure linéaireou structure à chaîne ouverte des oses ne rend pas compte de toutes leurs propriétésdés que le nombre des atomes est supérieur à 4.
En premier lieu les propriétés réductricesqui ne sont pas tout à fait celles des aldéhydes et des cétones :
· par exemple si on traite du glucose avec du méthanol, on ne fixe pas 2 molécules d'alcool pour former un acétal comme avec un aldéhyde, mais on ne fixe qu'une seule molécule de méthanol pour former un hémiacétal ;
· c'est un premier indice que la fonction aldéhydique des oses n'est pas aussi réductrice que les aldéhydes vrais.
En second lieu, selon le mode de solubilisation du glucose on obtient 2 solutions appelées respectivement aet b-glucose:
· ces deux solutions dévient la lumière polarisée mais se distinguent par leur pouvoir rotatoire spécifique [a]20D mesuré sur des solutions fraîches ;
· cependant, si on laisse viellir ces solutions, leur pouvoir rotatoire évolue pour se stabiliser à une valeur identique de + 52.5°.Ce phénomène a été appelé mutarotation par Lowry (1889).
Rappel
Le pouvoir rotatoire spécifique [a]20D est mesuré avec un appareil qui s'appelle un polarimètre.
On le définit en précisant la température, la longueur d'onde à laquelle est effectuée la mesure (il s'agit en général de la raie D du sodium 589 nm).
Par ailleurs, la concentration est exprimée en g/ml et la longueur du tube du polarimètre est exprimée en décimètre.
Connaissant le pouvoir rotatoire spécifique d'un composé, la loi de BIOTpermet de déterminer la concentration d'une solution de ce même composé. Cette loi est additive, c'est-à-dire que le pouvoir rotatoire d'un mélange est la somme des pouvoirs rotatoires des composés qui constituent ce mélange.
2. Mécanisme de cyclisation et représentation de Norman HAWORTH.
Le phénomène de mutarotationimplique l'existence d'un carbone asymétrique supplémentaire.
Par ailleurs, la formation d'hémiacétal implique que la fonction réductrice a déjà établit une liaison avec un alcool.
C'est en 1884 que Bernhard TOLLENSa fourni l'explication par la structureCYCLIQUEdes oses :
· les angles de valence du carbone tétrahédrique de 109.3° permettent en effet au squelette carboné de se cycliser
· la réaction se produit entre le groupement aldéhydique et le groupement alcoolique le plus proche spatialement, celui porté par le carbone 5
· on obtient un cycle à 6 sommets, 5 carbones et 1 oxygène. Un cycle à 7 sommets subirait trop de tension
· seuls les cycles à 5 et 6 sommets ont une importance chez les oses naturels.
Tout d'abord, il y a plusieurs conventions dans la représentation cycliqueque l'on appelle représentation de HAWORTH:
· on considère que toute la chaîne des carbones est dans un même plan, la ligne épaisse représente la partie du cycle orientée vers l'observateur
· de plus, les hydroxyles situés à droite dans la projection de Fischer sont dirigés vers le bas dans le cycle et ceux situés à gauche sont dirigés vers le haut.
Le mécanisme est le suivant:
· du fait de ces conventions, l'hydroxyle porté par le carbone 5 se retrouve endessousdu cycle
· il s'effectue une rotation de 90° autour de la liaison entre le carbone 4et le carbone 5de telle sorte que l'hydroxyle du carbone 5 se rapproche du groupement aldéhydiquedu carbone 1
· de ce fait, le carbone 6subit une rotation équivalenteet se retrouve au dessus du cycle
· à partir de ce moment l'un des doublets libres de l'atome d'oxygène peut réagir d'un côté ou l'autre de l'atome de carbone et l'on obtient l'a-D-glucopyranosesi l'hydroxyle porté par le carbone 1 est en dessousdu cycle ou leb-D-glucopyranose dans le cas contraire.
On obtient donc un nouveaucarbone asymétriqueet les deux isomères ne diffèrent que par la position d'un groupement sont appelés ANOMÈRES.
Le groupement hydroxyle porté par le carbone 4 peut également réagir et on obtient un cycle à 5 sommets ou cycle furanose.
Les noms de pyranoseet de furanose(cycles à 5 sommets) ont été adoptés par analogie avec les hydrocarbures à 6 et 5 sommets respectivement.

3. Conformation spatiale
Les études de la stabilité conformationnelle du cyclohexane ont montré que les arrangements spatiaux qui ne subissent pas de contraintes stériques sont la conformation dite en chaiseet d'autres, quelques peut moins stables, dont la principale est la conformation dite bateau.
La position des substituants hydrogène peut être soit dans un axe perpendiculaire aux plan défini par les 6 liaisons carbone-carbone, ce sont des substituants dits axiaux, soit au contraire dirigés vers l'extérieur de ce cycle et ils sont dits équatoriaux.
Dans le cas du glucopyranose, c'est essentiellement la forme chaise qui existe.
III. Propriétés chimiques
A. Propriétés liées au groupement réducteur
1. Oxydation
Les oses sont des réducteursplus faiblesque les aldéhydes ou les cétones vrais. Le résultat de l'oxydation dépend des conditions de cette oxydation.
a) Par oxydation doucedes aldoses avec Br2 ou I2 en milieu alcalin, on obtient lesacides aldoniques:
· le glucose donne l'acide gluconique
· le mannose donne l'acide mannonique
· le galactose donne l'acide galactonique
La réaction est stoechiomètrique et permet le dosage spécifique des aldoses car lescétoses ne sont pas oxydés dans ces conditions.
b) Par oxydation plus pousséeavec l'acide nitrique à chaud on obtient les acides aldariquesqui sont des diacides possédant une fonction carboxylique sur le carbone 1 et le carbone 6:
· le glucose donne l'acide glucarique
· le galactose donne l'acide galactarique
Les cétoses sont dégradésdans ces conditions. La chaîne est rompue au niveau de la fonction cétone. On obtient un mélange d'acides carboxyliques.
c) Enfin, si la fonction aldéhyde est protégéependant l'oxydation, on obtient lesacides uroniquesoxydés uniquement sur la fonction alcool primaire :
· le glucose donne l'acide glucuronique
·le galactose donne l'acide galacturonique

Ces composés interviennent dans la reconnaissance cellulaire chez les bactéries.
L'acide glucuronique est le précurseur de la voie de synthèse de la vitamine C ou acide L-ascorbique.
La vitamine Cest l'ènediol d'une lactone d'acide aldonique. Le pKa du groupe hydroxyle en C3 de ce dérivé glucidique est relativement bas du fait de la stabilisation par résonance de sa base conjuguée.

2. Réduction

Les réactions de réduction se font par hydrogénation catalytique, soit par action d'un borohydrure alcalin tel que LiBH4 ou NaBH4.
· on obtient le polyalcoolcorrespondant à l'aldose de départ.
· en ce qui concerne les cétoses, on obtient 2 polyalcools épimères.
Il faut mentionner d'autres réactions de réduction utilisées pour le dosage des sucres et leur caractérisation. Notamment :
· les sels cuivriques (la liqueur de Fehling)
· le nitrate d'argent
·les sels de tétrazolium
3. Réactions de condensation
a) avec le cyanure et l'hydroxylamine
Les réactions de condensation incluent la synthèse de KILIANIet la dégradation de WOHL - ZEMPLEN.
Ces deux voies permettent de passer d'un ose à respectivement l'ose supérieur et l'ose inférieur.
Elles ont toutes deux permis d'établir la filiation des oses avec le glycéraldéhyde.

La synthèse de KILIANI: le glucoseréagit avec l'acide cyanhidrique pour former une cyanhidrine (2 stéréoisomères) qui, après hydrolyse, donne un acide hexahydroxylé.
Celui-ci est réduit par IH (en présence de phosphore rouge) et donne l'acide heptanoïque.
La même réaction à partir du fructosedonne l'acide méthyl 2-hexanoïque.
b) avec les alcools et les phénols
Cette réaction est tout particulièrement importante. En effet, les substances obtenues sont les osides ou glycosides et la liaisonqui joint l'ose à l'alcool ou au phénol est la liaison O-osidique ou glycosidique.
Il est important de noter que la formationde cette liaison s'accompagne de la pertedu pouvoir réducteur de l'ose et blocage de la configuration du cycle.
B. Propriétés liées aux fonctions alcooliques

1. Les complexes avec le bore
Ils permettent d'effectuer des éléctrophorèses des oses, ce qui n'est pas possible sans celà puisque les oses ne sont pas chargés naturellement.
De plus ils ont permis de démontrer que dans l'a-D-glucose, l'hydroxyle du carbone anomère est en position cispar rapport à l'hydroxyle porté par le carbone 2, donc qu'il se situe en dessous du cycle. En effet, le complexe se forme plus aisément avec l'anomère cisqu'avec l'anomère trans.
L'anomérie du sucre influencera la formation des complexes avec le bore et donc leur mobilité éléctrophorétique.
2.Méthylation

Les agents méthylants tels que le sulfate de méthyle ((SO4(CH3)2) en présence de soude (Haworth) ou l'iodure de méthyle ICH3 avec Ag2O (Purdie) agissent ensubstituanttous les hydrogènesdes groupements hydroxyles par un -CH3formant ainsi un groupement éther.
Si le groupement réducteur de l'ose est libre, il réagira en formant un dérivé O-méthylé.
Cependant, cette liaison est une liaison osidique qui n'a pas la même stabilité en milieu acide où elle est facilement hydrolysée. Il faudra donc la distinguer des liaisons ether en la spécifiant dans la nomenclature de l'ose.
La méthylation est une technique importantequi a deux applications principales :
a) en premier lieu elle permet de déterminer la structure des cycles :
· on méthyle complètement un ose cyclique, puis on hydrolyse la liaison osidique en milieu acide dilué.
· on oxyde ensuite le composé par l'acide nitrique. L'oxydation rompt le cycle et élimine les carbones qui ne font pas partie du cycle, en l'occurence le carbone 6 dans le cas d'un pyranose et les carbones 5 et 6 dans le cas d'un furanose.
- le reste du cycle se retrouve sous la forme d'un diacide tri-O-méthylé dans le cas d'un pyranose et d'un diacide di-O-méthylé dans le cas d'un furanose
b) en second lieu elle permet de déterminer l'enchaînement dans les polyosides:
On méthyle complètement un oside et on coupe ensuite les liaisons osidiques en milieu acide dilué.
On peut voir dans l'exemple de l'amylose que le composé terminal non réducteur (donc le composé dont l'hydroxyle hémiacétalique est impliqué dans la liason osidique mais, inversement, dont le carbone 4 n'est pas impliqué dans cette liaison) donnera un dérivé tétra-O-méthylé alors que tous les autres éléments donneront un dérivé tri-O-méthylé.
Dans le cas d'une structure branchée, on obtiendra des dérivés di-O-méthylés pour chaque ose impliqué dans le branchement (en l'occurence, l'ose qui a son carbone 6 impliqué dans la liaison osidique).
IV. Étude de quelques oses et dérivés

A.Oses simples
1. Le glucose : (aldohexose - pyranose)

Extrèmement répandu dans le règne végétal et le règne animal à l'état libre ou combiné à d'autres oses, sous forme phosphorylé ou non. C'est le COMBUSTIBLE de la cellule, mis en réserve sous forme de glycogène (règne animal) ou d'amidon(règne végétal).
Le métabolisme du glucose correspond à la voie de la glycolyse et aux voies qui en découlent.
D'un point de vue structural, en ce qui concerne les oses, il faut faire attention à la position de l'hydroxyle de l'avant dernier carbone (le C5 pour un hexose) dans la projection de Fischer, et la position du C6 qui en découle dans la représentation de Haworth. En effet, dans la représentation de Haworth, c'est au niveau du C6 (pour un hexose) que l'on peut savoir s'il s'agit de la série D ou L puisque l'hydroxyle du C5 est engagé dans l'hémiacétal et n'indique donc plus la série de l'ose.
Si on représente l'ose comme en (1), on ne précise pas la nomenclature du carbone anomère (qui peut donc être aou b).
2. L'arabinose: (aldopentose - pyranose)
L'arabinose est abondant dans le monde végétal. Il contribue à la formation des tissus de soutien.
D'un point de vue structural, en ce qui concerne les oses, il en va de même pour un pentose comme l'arabinose mais dans ce cas il faut regarder au niveau du C4.
3. Le fructose : (cétohexose - furanose)
C'est le cétose que l'on obtient par interconversion du glucose et du mannose, c'est à dire par épimérisation du C2 du glucose.
Le fructose est un ose qui souligne l'importance de la forme linéaire: en effet, en ce qui concerne cet ose, la forme linéaire est toujours présente à concentration élévée et on a aussi un équilibre avec les formes furaniques qui sont les formes les plus stables à l'état naturel.
4. Le galactose et le mannose: (aldohexose - pyranose)
Ces deux oses sont beaucoup moins abondant dans les cellules que le glucose mais on les trouve comme constituants des glycoprotéines et des glycilipides.
B. Osamines ou sucres aminés
Les osamines sont synthétisées à partir du fructose-6-phosphate et sont obtenues par substitution de l'hydroxyle du carbone 2 par un NH2. Le groupement aminé est le plus souvent acétylé.
Ce sont des oses trés importants: par exemple, la chitine, polyoside constitutif de la carapace des insectes est un polymère de la N-acétylglucosamine avec des liaisons b-1,4.
La N-acétyl-mannosamine-6-phosphate est le précurseur des acides sialiques.
C. Les acides sialiques
Ce sont des composés caractéristiques des glycoprotéines. Ils s'y trouvent en bout de chaîne liés par une liaison a-glycosidique. La fonction COOH est libre, ce qui confère aux glycoproyéines un caractère acide marqué.
Les acides sialiques dérivent tous de l'acide neuraminique dont le plus courant est l'acide N-acétyl neuraminique. Les substituants varient suivant les espèces (N-acétyl chez le mouton; N-glycolyl chez le porc;...).
La synthèse est obtenue à partir de La N-acétyl-mannosamine-6-phosphate et du phosphoénol pyruvate.
Dans les glycoprotéines, les acides sialiques sont disposés à intervalles réguliers le long de la chaîne. Ils forment ainsi un nuage électronégatif qui, par répulsion électrostatique, maintient la chaîne allongée sous forme de bâtonnet. Il s'ensuit une grande viscosité de ces composés.
D. Les acides muramiques
L'acide muramique N-acétylé est un composant de la muréine, haut polymère de nature glycopeptidique qui forme le support fondamental des parois bactériennes.
L'acide muramique N-acétylé dérive lui-même de la N-acétyl-glucosamine. La biosynthèse se fait également à partir du phosphoénol pyruvate.
E. Les sucres phosphate
Il y a formation d'esters phosphoriques sous l'action de kinases qui transfèrent le groupe phosphate terminal de l'ATP. Utilisés comme source d'énergie, c'est sous leurs formes phosphorylées que les oses sont interconvertis et donc métabolisés (voie de la glycolyse et voie des pentoses phosphate par exemple).
La liaison ester-phosphate est hydrolysée par des phosphatases. Les esters phosphoriques du glucose et du fructose peuvent être considérés comme les produits de l'assimilation photosynthétique.
L'a-D-ribose-5-phosphate et l'a-2-désoxy-D-ribose-5-phosphate sont par ailleurs les deux oses constitutifs des acides nucléiques.
V. Étude de quelques osides et dérivés
A. Définition
Les osides ou glycosides sont des substances dans lesquelles l'hydroxyle du groupement hémiacétalique du carbone anomèrique d'un ose a été condensé avec un groupement hydroxylique (alcoolique ou phénolique).
La liaison qui joint l'ose à l'alcool ou au phénol est appelée 0-osidique ou glycosidique. Les osides donnent par hydrolyse au moins deux oses.
B. Détermination de la structure d'oside
a) détermination de la nature des oses constitutifs:
Les osides sont hydrolysés en milieu acide ou par voie enzymatique, de manière à rompre les liaisons osidiques. Dans le cas d'hétérosides, il faut déterminer la nature de l'aglycone.
Puis ils sont séparés par des techniques chromatographiques et identifiés et dosés individuellement.
b) détermination du mode de liaison entre les oses constitutifs:
On marque toutes les fonctions hydroxyles libres (par exemple, par méthylation et par l'acide périodique). Une hydrolyse acide différencie ensuite les liaisons éther-oxydes des liaisons osidiques.
Dans le cas de polyosides complexes, il faut faire en plus des hydrolyses ménagées (incomplètes) menant à des oligosides (séparés par des techniques chromatographiques) dont l'étude complète cette détermination.
Enfin, la détermination, s'il y a lieu, de l'anomérie de la liaison osidique fait appel à des enzymes spécifiques de chaque type de liaison ou, dans le cas le plus simple, par l'étude de la mutarotation après hydrolyse.
c) détermination du caractère réducteur ou non de l'oside:
La technique de réduction par le borohydrure de Na permet de caractériser l'ose terminal réducteur dans le cas d'un dioside ou d'un oligoside.
Dans le cas d'un polyoside, la proportion de l'ose réducteur terminal est si faible qu'il faut employer du borohydrure marqué par le tritium.
d) détermination de la masse molaire et de la longueur des chaînes dans le cas des polyosides:
Les techniques physiques usuelles (osmométrie, ultracentrifugation, diffusion de la lumière, viscosimétrie, filtration sur tamis moléculaire, électrophorèse de complexes avec le bore...) auxquelles on peut joindre des techniques biochimiques (enzymes spécifiques de dégradation ou au contraire de synthèse in vitro) et immunochimiques.
C. Quelques diholosides trés importants
1. Le maltose
Ce diholoside est libéré par hydrolyse de l'amylose (voir ci-après), qui est un polymère de résidus glucose: il s'agit de l'a-D-glucopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose.
Les résidus de glucose sont libérés par hydrolyse chimique ou par une enzyme: l'a-D-glucosidase.
C'est un sucre réducteur puisque l'hydroxyle du carbone anomère du second glucose est libre.
La méthylation suivie d'hydrolyse donnera donc du 2,3,6 tri-O-méthyl-glucose et du 2,3,4,6 tétra-O-méthyl-glucose.
2. Le lactose
C'est le sucre du lait, propre au règne animal, synthétisé dans les glandes mammaires. Il s'agit du b-D-galactopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose.
C'est le seul diholoside reducteurtrouvé à l'état naturel.
3. Le saccharose
C'est un sucre extrémement représenté dans le règne végétal et tout particulièrement dans la canne à sucre et la betterave.
Avec le tréhalose, c'est le seul diholoside non reducteurtrouvé à l'état naturel: l'hydroxyle du carbone anomère du fructose est engagé dans la liaison osidique avec le glucose: ainsi, on peut considérer le saccharose comme étant l'a-D-glucopyranosyl-b-D-fructofuranoside ou le b-D-fructofuranosyl-a-D-glucopyranoside.
L'appellation de ce sucre explicite les 2 carbones impliqués (liaison 1,2 ou 2,1).
La méthylation suivie d'hydrolyse donnera donc du 3,4,6 tri-O-méthyl-fructose et du 2,3,4,6 tétra-O-méthyl-glucose.
Enfin, les solutions de saccharose présentent un pouvoir rotatoire mais pas le phénomène de mutarotation.
4. Le cellobiose
Ce sucre provient de la dégradation de la cellulose. Il s'agit du b-D-glucopyranosyl-(1,4)-D-glucopyranose. C'est donc un épimère du lactose (épimère en C4 du premier résidu de glucose).
D. Deux triholosides: le gentianose et le raffinose
Ces triholosides sont dérivés du saccharose :
· gentianose: dérivé b-D-glucopyranosyl, c'est donc le b-D-glucopyranosyl-(1,6)-a-D-glucopyranosyl-(1,2)-b-D-fructofuranoside
·raffinose: dérivé a-D-galactopyranosyl, c'est donc l'a-D-galactopyranosyl-(1,6)-a-D-glucopyranosyl-(1,2)-b-D-fructofuranoside
E. Les hétérosides
Cités à titre d'exemple, notamment en ce qui concerne les thiohétérosides de synthèse (les thiogalactosides, par exemple) utilisés comme analogues de substrats ou inhibiteurs des réactions enzymatiques.

F. Les homopolyosides
1. L'amidon
C'est le polyoside de réserve des végétaux. L'amidon est en fait un mélange de deux polysaccharides:
L'amylose: elle représente 15 à 30% de la masse de l'amidon. C'est un polymère linéaire de résidus glucose liés par une liaison a-(1,4)-D-glucosidique.
Cette longue chaîne prend la forme d'une hélice (6 résidus de glucose par tour d'hélice), stabilisée par des liaisons hydrogène entre les groupements hydroxyle et les molécules d'eau.
L'amylopectine: elle représente 70 à 85% de la masse de l'amidon. Elle diffère de l'amylose du fait qu'il s'agit d'un polymère ramifié:
· les glucoses des chaînes: liaison a-(1,4)-D-glucosidique
· branchements entre chaînes: liaison a-(1,6)-D-glucosidique
Plusieurs résultats ont permis de cerner l'arrangement de l'amylopectine:
· d'une part, la méthylation suivie d'hydrolyse donne environ 5% de 2,3-di-O-méthylglucose pour les points de branchement et également environ 5% de 2,3,4,6-tétra-O-méthylglucose aux extrémités réductrices.
· par ailleurs, la b-amylase, enzyme capable de digérer l'amilopectine, hydrolyse environ 55% de l'amylopectine en maltose.
Ces résultats et l'étude de certains modèles ont permis de montrer que l'on trouve en moyenne une ramification tous les 25 résidus et les branches contiennent une vingtaine de résidus. De plus les branchements sont plus ressérés du côté de l'extrémité réductrice de la chaîne. Enfin, certaines branches sont elles mêmes ramifiées.
2. La cellulose
La cellulose est d'origine végétaleseulement. C'est une substance de soutien, puisqu'elle est le constituant principal de la paroi des cellules jeunes des végétaux. C'est la biomolécule la plus importante en masse à la surface de la terre et elle contiendrait la moitié du carbone disponible sur la terre.
Elle est constituée de longues chaînes linéaires (100 à 200 résidus) de glucose lié en b-(1,4).
La cellulose n'est pas attaquable par les sucs digestifs des omnivores: l'homme est incapable de digérer la cellulose car il est dépourvu d'enzymes actifs sur les liaisons b-glucosidiques.
La cellulose se caractérise par une grande inertie chimique. De plus, les enzymes qui la dégradent, les cellulases, sont trés peu répandues: les ruminants, les escargots et certaines bactéries..
3. Le glycogène
C'est le polyoside de réserve des animaux. Le stock principal se trouve dans le foie (200g pour un adulte) et dans les muscles (100 à 300 g).
Le cerveau est un grand utilisateur de glucose: 100 mg/min, mais il ne possède qu'une réserve limitée de glycogène (10 à 20 g).
Le glycogène ressemble beaucoup à l'amylopectine: il s'agit de chaîne de glucose liés en a-(1,4) et de branchements en a-(1,6). Cependant les chaînes sont beaucoup plus courtes et la molécule de glycogène est plus dense. Le glycogène est dégradé par des amylases comme l'amidon.
4. Les enzymes de dégradation des glucanes
Les enzymes de dégradation des glucanes sont:
a) Les amylases qui coupent spécifiquement les liaisons a-1,4:
Les b-amylases à -SH actif sont trouvées dans le monde végétal. Elles coupent une liaison sur deux à partir de l'extrémité non réductrice, libérant ainsi des unités maltosyle. Les b-amylases ne coupent pas les liaisons a-1,6 et n'agissent donc que sur les chaînes externes des polysaccharides branchés.
Les a-amylases sont des métalloenzymes et sont trouvées dans les deux règnes. Elles coupent les liaisons a-1,4 à l'intérieur des chaînes en formant des oligosides de petite taille (3 à 8 restes) qui peuvent contenir 1 ou 2 points de branchement puisqu'elles ne coupent pas les liaisons a-1,6.
b) Les phosphorylases: elles attaquent les chaînes à partir des extrémités NON réductrices, par phosphorolyse des liaisons a-1,4, avec libération d'a-D-glucose-1-phosphate.
c) Les enzymes de débranchement: elles coupent les liaisons a-1,6 des points de branchement selon des modes différents en fonction de leur origine.
G. Les hétéropolyosides
1. Les mucopolysaccharides
Ce sont des composés hétérogènes qui résultent de la condensation d'un nombre élévé de sous-unités disaccharidiques élémentaires. Cette unité est constituée:
· d'une molécule d'hexosamine, sulfatée ou non
· d'une molécule d'acide hexuronique
Ce sont des molécules à caractère acide trés marqué. Elles sont toujours liées à une partie protéique. Cependant, dans le composé final, les glucides sont trés majoritaires (95%).
Le plus simple des mucopolysaccharides est l'acide hyaluronique constitué de une molécule de N-acétyl-glucosamine b-(1,4) etd'une molécule d'acide glucuronique.
Sa fonction principale, liée à la grande viscosité qu'il procure aux solutions, est de s'opposer à la diffusion de substances étrangères.
2. Les glycoprotéines
Ces composés sont constitués d'une partie glucidique et d'une partie protéique. La partie glucidique varie , en poids, de 1 à 50% de la masse de l'ensemble. Les chaînes polysaccahridiques sont souvent ramifiées.
Il existe des polysaccharides liés à O, comme le galactose lié au groupement hydroxyle d'une hydroxylysine dans le collagène. Cependant, les acides aminés impliqués sont souvent la sérine ou la thréonine.
Les polysaccharides liés à N, sont unis par covalence à l'azote de la liaison peptidique de certaines asparagines.
La glycosylationest un évènement post-traductionnel qui n'a lieu que chez les eucaryotes. Les protéines glycosylées sont destinées à être sécrétées ou à être intégrée à la membrane plasmique.
La détermination de la structure des glycoprotéines est actuellement l'un des travaux les plus difficiles. La raison en est simple: chaque ose possède plusieurs hydroxyles libres et chacun peut établir une liaison avec un autre ose ou un autre composé. Ainsi, le nombre de polysaccharides qui peut être formé est immense. Par exemple, avec seulement trois oses, il existe plusieurs centaines de configurations.

منقول للأمانة

Iman89 · 29 جويلية 2011

liaisons chimiques et la formation de molécules

Les liaisons chimiques et la formation de molécules
Il est important de noter que le nombre particulier d'électrons sur la dernière orbite concentrique d'un atome est largement responsable des propriétés de cet atome. En effet, lorsque la dernière orbite est complète, l'atome tend à être stable et n'a pas tendance à se lier avec d'autres atomes. Par contre, si le nombre d'électrons de la dernière orbite de l'atome est incomplet, cet atome a tendance à réagir avec d'autres atomes afin de combler sa dernière orbite et de se stabiliser.
En tentant donc de saturer leur dernière orbite concentrique, les atomes font des échanges d'électrons avec d'autres atomes. Ces échanges permettent à certaines "forces d'attraction" de se développer entre les atomes amenant la formation de "liaisons chimiques". C'est grâce à ces liaisons chimiques que les atomes s'organisent en groupes plus ou moins complexes, les molécules.
L'organisation des atomes en "édifices" moléculaires plus ou moins complexes dépend du type et du nombre de liaisons qu'un atome peut former avec d'autres atomes. Deux types majeurs de liaisonspermettent aux différents atomes de s'organiser entre eux,
Les liaisons covalentes
Nous avons une liaison covalente lorsque deux atomes, dans le but de saturer leur dernière orbite concentrique, se partage une ou plusieurs paires d'électrons. En général, les liaisons covalentes entre les atomes sont les plus fortes et les plus stables. Dans ce type de lien, les noyaux des deux atomes sont très près l'un de l'autre parce que les électrons de leur orbite externe n'appartiennent plus ni à l'un ni à l'autre atome mais sont libres de se déplacer autour des deux noyaux et dans l'espace qui les sépare.
On peut donc parler d'un partage d'électrons entre deux atomes.
Mais, comme chacun le sait, le partage n'est pas toujours une chose facile à faire, aussi, y a-t-il deux types de partage: le partage égal et le partage inégal. Plus le partage d'électrons entre deux atomes est égal plus le lien entre les 2 atomes est fort.
En principe, selon le nombre d'électrons libres sur la dernière orbite, chaque atome ne peut former avec les autres atomes qu'un certain nombre de lien covalent. L'hydrogène ne peut former qu'une seule liaison, l'oxygène deux, l'azote trois et le carbone quatre. Ainsi, par exemple,
deux atomes d'hydrogène peuvent s'attacher ensemble pour former une molécule d'hydrogène (H2)
deux atomes d'oxygène s'attacher ensemble pour former une molécule d'oxygène (O2)
un atome de carbone peut se lier avec quatre atomes d'hydrogène pour former du méthane (CH4)
Lorsque deux ou plusieurs atomes forment des liaisons covalentes, ces liaisons s'orientent dans l'espace avec un angle précis les unes par rapport aux autres. Ainsi la molécule formée de l'association de ces atomes prend dans l'espace une configuration tridimensionnelle particulière et typique à cette molécule. Le maintien de cette structure tridimensionnelle est une condition essentielle au maintien des caractéristiques chimiques de chaque molécule. Nous verrons un peu plus loin dans ce chapitre l'importance de cette structure particulière dans les réactions chimiques.
L'orientation dans l'espace des différents atomes les uns par rapport aux autres et la stabilité des liaisons covalentes sont deux caractéristiques qui confèrent aux différentes molécules leurs propriétés chimiques essentielles à leur fonction propre dans le maintien de l'homéostasie.
Les atomes s'attachent donc les uns aux autres pour former des molécules plus ou moins complexes. La molécule d'eau est une molécule relativement simple. L'ammoniac, le gaz carbonique ou le méthane dont nous avons parlé tantôt sont aussi des molécules relativement simples n'étant constituées que de quelques atomes.
Les liaisons non covalentes
Même si les forces qui retiennent le plus solidement les atomes dans une molécule sont des liens covalents, les forces qui maintiennent l'architecture tridimensionnelle des grosses molécules sont souvent plus faibles. C'est donc par le nombre de ces liens que la cohérence d'une molécule est maintenue. Ainsi, même si certaines liaisons faibles se brisent dans la molécule, il en reste suffisamment pour maintenir une cohésion entre les différentes parties de la molécule. Les quatre principaux types de liaisons non covalentes sont :
· les liaisons ioniques
· les liaisons hydrogène
· les forces de Van der Waals
· les liaisons hydrophobes

Nous n'avons pas l'intention ici de développer ces différents types de liaisons mais prenons quant même un peu de temps pour jeter un coup d’œil sur les liaisons de type ioniques.
Nous avons déjà mentionné que les liaisons covalentes étaient des liaisons où des atomes se partageaient des électrons.
Les liaisons ioniques se caractérisent par le fait que deux atomes ne partagent pas mais échangent des électrons. Ces échanges conduisent à la perte d'un ou de plusieurs électrons pour l'un des deux atomes et pour le gain proportionnel d'électrons pour l'autre atome. Il s'agit en fait d'un transfert d’électron d'un atome vers un autre atome de telle sorte que les électrons transférés passent tout leur temps à proximité d'un seul noyau.

Prenons comme exemple le lien qui unit l’atome de chlore (Cl) et l’atome de sodium (Na) dans la molécule de chlorure de sodium (NaCl). Lors de l'échange d’électron entre ces deux atomes, l’atome de sodium se débarrasse de son électron excédentaire sur sa dernière couche; il possède alors un proton de plus que le nombre d’électron et prend une charge positive. L’atome de chlore quant à lui prend l’électron que l’atome de sodium vient de libérer et se retrouve avec un électron de plus que le nombre de proton dans son noyau; ce qui lui donne une charge négative. Une attraction s'exerce alors entre les deux atomes chargés, permettant la formation d'une molécule. C'est cette force d'attraction que l'on appelle

Iman89 · 29 جويلية 2011

Les Protozoaires.

Biologie Animale.
Chapitre 1 :
Les Protozoaires.

Les protozoaires furent observés pour la première fois il y a 300 ans. Ce sont des unicellulaires, mobiles au moins à un stade de leur développement. Aujourd’hui, ils sont placés dans le règne des protistes.

I\ Le règne des protistes.

Les protistes sont des unicellulaires et la structure d’une amibe, par exemple, est comparable à n’importer quelle cellule eucaryote : ce sont des organismes autonomes assurant toutes leurs fonctions vitales è ce sont des cellules totipotentes.
Par conséquent, une cellule protiste n’est pas comparable à une cellule de métazoaire mais à un métazoaire en intégralité.

A\ Protozoaires = Animaux ?

Les unicellulaires autotrophes sont placés parmi les végétaux alors que les unicellulaires hétérotrophes sont rapprochés des animaux.
On peut donc distinguer :
- Les protophytes (affinité végétale) : ils ont un pigment pour la photosynthèse qui assure l’autotrophie. Ils possèdent aussi des constituants des cellules végétales comme l’amidon et la cellulose.
- Les protozoaires : Ils doivent se procurer les substances vitales dans l’environnement. Ce sont les animaux les plus simples.
- Les formes intermédiaires. Exemple : Euglena. Euglena possède des chloroplastes mais si elle est élevée à l’obscurité, elle devient un hétérotrophe irréversible.

B\ Distribution des protozoaires et importance écologique.

Malgré la simplicité de leur organisation, la structure protozoaire est réussie car la vie protozoaire est présente sous tous les climats et dans tous les habitats. On peut les trouver :
- A l’état libre (en milieu aqueux ou humide).
- Comme parasite (maladie).
- Comme symbiote.

La modification d’un plan structural de base, en vue de rendre les protozoaires capables d’occuper tous les habitats et de nombreux modes de vie est appelée radiation adaptative.
Cette radiation adaptative permet de réduire la compétition entre des animaux semblables à l’origine, ce qui permet l’accroissement de la diversité.

II\ Morphologie et structure des protozoaires.

A\ Taille.

Les protozoaires ont une taille comprise entre 1 et 600µm. Les plus petits sont les sporozoaires ainsi que certains parasites intracellulaires. Les plus grands sont les amibes qui peuvent atteindre jusqu’à 5mm.

B\ Structure.

Les protozoaires possèdent tous les constituants classiques de la cellule eucaryote (organites spécifiques) :
- Membrane lipoprotéique mince : plasmalemme.
- Membrane lipoprotéique parfois doublée d’une enveloppe superficielle. Cette membrane a un rôle de protection contre les agressions et la déshydratation. Lorsque cette dernière est bien développée, on peut trouver une membrane cellulosique, calcaire, siliceuse. On général, on parme de test, de coque, de lorica, de loge…
- L’appareil de Golgi (synthèse de membrane). On trouve, à ce niveau, des différences. On observe des empilements de saccules qui forment les dictyosomes. Chez les flagellés, on trouve des dictyosomes très volumineux (ou appareil parabasal) qui ont un rôle dans la sécrétion et l’emballage.
- Le noyau. Chez les protozoaires, le noyau est souvent plurinucléé mais seulement pendant un état transitoire (division du cytoplasme en autant d’individus qu’il y a de noyaux). On trouve toutefois des protozoaires avec constamment deux noyaux : les ciliés (exemple : paramécies) qui possèdent un macronucléus et un micronucléus.
- Les cils et flagelles. Ils ont la même structure chez les protozoaires et les métazoaires (spermatozoïdes). Les cils sont courts et nombreux (5 à 15µm) ; les flagelles sont plus rares et longs (150 à 200µm).
- Le cytosquelette. Il est très développé et constitué par des microfilaments ou des microtubules. Les microfilaments sont constitués d’actine (protéine) et jouent un rôle dans les mouvements (contractions) de la cellule. Parfois, la cellule renferme, le long de son plus grand axe, une structure rigide, « l’axostyle » ou baguette qui est un faisceau de microtubules.
- Les trichocystes. On les trouve chez les ciliés, à la périphérie du cytoplasme. Ce sont des dispositifs de défense et d’attaque. Ce sont des petits dards gorgés de toxine. Ils jaillissent à l’extrémité d’un petit filament pour tuer ou paralyser les proies.

III\ Classification.

La classification des protozoaires a subit de nombreux remaniements ces dernières années. La principale discrimination se fait en fonction de l’appareil locomoteur.
On trouve quatre embranchements.

A\ Les Sarcomastigophores.

1\ Les Flagellés.
Ils réalisent leurs déplacements grâce à des flagelles. Au cours du cycle, il n’y a pas de spore. La reproduction sexuée est rare.
2\ Les Rhizopodes.

Ils sont dépourvus de cil ou de flagelle. Ils se déplacent grâce à des pseudopodes qui servent aussi à la capture des proies. La reproduction sexuée, dans ce groupe, n’est connue que chez les foraminifères.

3\ Les Actinopodes.

Ils ont des pseudopodes à disposition rayonnante, soutenus par des filaments rigides (axopode). Leur forme est généralement sphérique.

B\ Les Apicomplexes / Sporozoaires.

Ils émettent des spores flagellées pendant leur cycle reproducteur. Ils n’ont pas d’appareil locomoteur. Ils sont généralement transmis par un vecteur (moustique). Exemple : Plasmodium falsiparum (paludisme).

C\ Les Ciliés (ou Ciliophores, ou Infusoires).

Ils présentent des cils à la surface de la cellule. Ils ont deux noyaux. Ils présentent divers modes de vie : libre (paramécie) ; fixé par un pédoncule ; symbiote ; parasites (peu nombreux).

D\ Les myxozoaires.

Ce sont des parasites de vertébrés, dont les poissons. En début de cycle, ils présentent une forme amiboïde qui évolue vers un plasmode plurinucléé : ils donneront une tumeur chez l’hôte. Le plasmode plurinucléé pourra aussi donner des spores complexes entourées d’une enveloppe de plusieurs cellules valvaires et donner finalement un germe pluricellulaire et plurinucléé.

IV\ Biologie des protozoaires.

A\ La locomotion.

Le mouvement orienté permet la recherche de nourriture, d’un abri, d’un nouvel habitat, d’un partenaire sexuel. On trouve trois types d’appareils locomoteurs.

1\ Les pseudopodes.

Les pseudopodes sont des extensions cytoplasmiques temporaires pour la locomotion et la capture des proies. En général, des pseudopodes se rétractent pendant que d’autres se forment. Quatre formes de pseudopodes existent.

a\ Les lobopodes.
Ce sont des formes de digitation arrondie. Ils sont larges et courts, contiennent un endoplasme et un ectoplasme (périphérique). Les protozoaires présentant des lobopodes sont les amibes polypodiales (plusieurs pseudopodes) et les amibes monopodiales (un pseudopode).

b\ Les filopodes.

On trouve des filopodes chez les thécamoebiens (Difflugia). Ce sont des pseudopodes fins, parfois ramifiés mais qui pointent toujours à une extrémité de la cellule. Ils sont incapables de s’anastomoser.

d\ Les réticulopodes.

On les trouve chez les foraminifères. Ils sont fins, très ramifiés, se rejoignent pour constituer un réseau et même, les réticulopodes de plusieurs cellules peuvent se rejoindre et donner un réticulum multicellulaire (à filet pour piéger les proies). Exemple : Elphidium.

g\ Les axopodes.
Ce sont des prolongements cytoplasmiques, à disposition rayonnante où chacun est soutenu par un filament axial (axonème) caractéristique des actinopodes.

e\ Formation du pseudopode.

La formation du pseudopode résulte de l’existence de courants cytoplasmiques. Juste sous la membrane, on a une zone claire ; dans la zone interne, on trouve un endoplasme granuleux. Le plasmagel (ectoplasme) est un gel. Le plasmasol est interne et beaucoup plus fluide que le plasmagel.
La plasmagel applique une pression constante sur le plasmasol. Si en un point de la cellule, le plasmagel est insuffisant, le plasmasol va faire irruption et envahir le pseudopode en extension.
Quand le plasmasol atteint l’extrémité du tube, il fait demi-tour et se transforme en plasmagel. Très rapidement, à l’extrémité du plasmasol se forme une couche rétentrice qui arrête le mouvement.
è C’est le déplacement caractéristique des amibes nues. Leur déplacement est lent (2cm/H).
2\ Cils et flagelles.

Les cils et flagelles sont permanents, en position fixe. Selon les cas, on les trouve sur toute la surface du corps ou localisés. Ils ne sont efficaces qu’en milieu fluide.

a\ La locomotion par flagelles.

Ce type de locomotion caractérise les flagellés mais elle est aussi présente chez les spores et les microgamètes. Chez les flagellés, elle persiste chez les adultes. Les autres formes les perdent (cils et/ou flagelles) si elles s’enkystent.
La contraction du flagelle est une ondulation qui commence à la base et qui progresse vers l’extrémité.
En général, le déplacement se fait flagelle en avant, et la cellule semble tractée par son flagelle : c’est un mouvement de tractelle.
Si l’onde d’ondulation va de l’extrémité vers la base, la cellule est alors poussée et c’est un mouvement de pulselle que l’on observe (cas des spermatozoïdes).
En orientant le flagelle, il y a changement de direction.
Les flagelles permettent aussi un déplacement en latéral. L’onde de courbure peut être plane ou tridimensionnelle. Dans le denier cas, le flagelle fonctionne comme une hélice, mais provoque la rotation du corps autour de son axe.

b\ La locomotion ciliaire.

Les cils se présentent sous forme de rangées, à la surface du corps.
Ils ont deux phases, effective et de recouvrement :
- Phase effective. Cette phase réalise la poussée. Le cil se raidie et se courbe à sa base pour donner un coup de fouet dans le plan de la rangée. Ce mouvement produit une impulsion. La direction de battement peut être inversée à tous moments.
- Phase de recouvrement (ou de récupération). Le cil retrouve sa position initiale. Il devient flasque et quitte le plan de mouvement pour se coucher sur le côté : pas de résistance à l’eau.
Quand il y a synchronie, tous les cils battent en même temps. Le plus souvent, le mouvement des cils est synchronisé avec les ondes locomotrices qui parcourent le corps : c’est la « métachronie ». è Les cils battent selon une séquence qui commence en un point et se propage sur le reste de la surface comme une vague.
L’onde locomotrice améliore l’efficacité du cil.
La surface est légèrement oblique par rapport au corps et l’onde parcourt un trajet en spirale autour de la cellule. è Les ciliaires se déplacent en s’enroulant autour d’un axe. Les paramécies se déplacent à 60cm/H.

d\ Autres dispositifs.

- Les cils buccaux : ils entraînent les aliments vers la bouche.
- Les cils somatiques : ils servent à la locomotion.
Chez les ciliés hypotriches (Stylonychia), on trouve des groupes de 5 à 7 cils qui s’associent en petites touffes pour former des cirres. Dans ce cas, les cirres supportent le corps et permettent un déplacement sur substrat solide.

e\ Membranes ondulantes. Exemple chez un flagellé : Trypanosoma.

Chez Trypanosoma, le flagelle est replié le long du corps cellulaire, et, entre la membrane cellulaire et le flagelle, se forment des points d’accolement qui créent une véritable membrane ondulante (prolongement de la membrane cytoplasmique).
L’extrémité du flagelle est libre. Ce sont ses ondulations qui font bouger la membrane.

B\ Nutrition.

1\ La prise de nourriture.

On trouve quelques saprophytes qui vont directement absorber les composés au travers de leur paroi : le système nutritionnel dégénère.
Les autres sont des holozoïques. Ils se nourrissent de nourriture solide (par prédation ou filtration).

a\ La prédation.

Les protozoaires pratiquant la prédation sont très mobiles. Par exemple, une amibe eut attraper une paramécie : plusieurs lobopodes participent à la prédation. La proie est ingérable en n’importe quel point du corps. Les pseudopodes servent à capturer la proie.
Il y a ensuite libération de substance toxique pour immobiliser la proie, puis, mise en place d’une vacuole digestive.
Les paramécies ont une « bouche » (le cytostome), située au fond d’un entonnoir cilié (le cytopharynx).
L’entonnoir est garni de cils qui, en battant, dirigent les proies vers la bouche. Le cytopharynx a un grand nombre de trichocystes qui paralysent les proies. Ces dernières sont ensuite amenées dans la vacuole digestive.

b\ Filtration ou « piégeage ».
Ce mode de nutrition est souvent réservé aux organismes sessiles (fixés), par exemple, Vorticelles (péritriche) : sa couronne de cils, par des battements, crée des tourbillons qui amènent les particules dans la bouche. Au fond du cytopharynx, il y a formation d’une vésicule digestive. La nourriture entre dans la cellule par endocytose.
Chez les choanoflagellés coloniaux, le flagelle bat et entraîne l’eau vers la collerette.
Chez les organismes libres comme les Actinopodes flottants, il y a augmentation du rayon d’action par de nombreux axopodes rayonnant.
Chez les foraminifères, les réticulopodes ramifiés s’anastomosent et forment ainsi un piège à petits organismes.

2\ La digestion.

La vacuole digestive est l’organite permettant la digestion intracellulaire. Celle-ci dérive du plasmalemme. Les enzymes digèrent les éléments phagocytés. Il ne reste plus que les déchets non assimilables (dans la vacuole).
Ce sont les courants d’eau plasmique (ou cyclose) qui favorisent le trajet des vacuoles digestives. Aucun trajet n’est défini, sauf chez les ciliés. Là, la vacuole a un trajet défini de sorte que la position de cette vacuole renseigne sur l’état de digestion des éléments ingérés.
Pendant le trajet, il y a une série d’interventions d’enzymes, favorisées par les variations de pH.
Au début, le pH est neutre. Il devient ensuite acide (entre 3 et 4,5) puis remonte pour redevenir neutre à la fin du processus digestif.

3\ Egestion.

La vacuole alimentaire entre en contact avec le plasmalemme et les déchets sont évacués par exocytose. Chez les ciliés, l’exocytose se fait toujours au même point : on parle alors « d’anus » ou de « cytoprocte ».
Chez les amibes, la technique est différente. Les vacuoles usées s’accumulent dans une « queue » (l’uroïde) qu’elles traînent puis qui est abandonnée.

C\ Respiration et circulation.

La majorité des protozoaires est aérobie (les anaérobies sont indépendants de l’O2). Les protozoaires aérobies n’ont pas d’organites spécialisés pour la respiration ; il y a diffusion d’O2 par la paroi cellulaire.
Les cils et flagelles, par leurs battements, favorisent les échanges.

La circulation est assurée par les courants cytoplasmiques ; le transport étant favorisé par les déformations de la cellule.

D\ Excrétion et osmorégulation.

Ces deux fonctions (excrétion et osmorégulation) sont liées.
Les paramécies, à leurs deux extrémités, possèdent des vacuoles pulsatiles. Elles battent en opposition de phase. Quand une est en diastole, l’autre est en systole. Elles évacuent, par une ouverture temporaire de la membrane, l’eau qui entre par osmose dans la cellule, à partir d’un milieu hypotonique (eau douce). Leur rôle est de maintenir la pression osmotique.
Si les paramécies sont dans un milieu isotonique, les pulsations s’arrêtent. Les vacuoles n’existent pas chez les protozoaires marins et parasites.

Les déchets solubles sont évacués avec l’eau rejetée par les vacuoles pulsatiles (en partie). La plus forte partie de l’excrétion est assurée par la membrane (à son travers), sans intervention d’organite.
Tout le tour de la cellule est en contact avec l’eau, ce qui facilite les passages.

Quand les protéines sont dégradées, les déchets sont de type azotés : les protozoaires sont dits ammoniotéliques. Les vacuoles digestives participent à l’exocytose.

E\ La reproduction.

Il existe deux types de reproduction chez les protozoaires : la multiplication asexuée et la reproduction sexuée.

1\ La multiplication asexuée.

C’est le mode le plus répandu chez les protozoaires, surtout quand les conditions du milieu sont défavorables. Certains protozoaires ne pratiquent que cette méthode de multiplication.
La multiplication asexuée n’implique qu’un seul parent : tous les descendants seront donc identiques. Il existe alors un risque si le milieu est modifié (devient défavorable).

a\ La fission binaire.

La cellule se divise en deux. C’est le type le plus courant (les protozoaires présentent deux à trois fissions binaires par jour). La fission peut être non orientée (comme chez les amibes [animaux sans forme précise]), longitudinale chez les flagellés (Trypanosoma) ou transversale chez les paramécies (ciliés).
Il peut y avoir division du noyau sans division du cytoplasme : on obtient alors une forme transitoire ou résistante (Amoeba binucleata).
Si l’on trouve un grand nombre de noyaux, on parle de syncytium.

b\ Le bourgeonnement (ou gemmiparité).

Il y a apparition à la surface cellulaire d’un bourgeon exogène, suivie d’une division nucléaire, capable de constituer un individu complet qui se détache de l’individu souche. è C’est une fission binaire inégale.
Un bourgeonnement dans le cytoplasme est appelé bourgeonnement endogène.

d\ Les divisions multiples ou schizogonie.

C’est un phénomène courant chez les sporozoaires, qui existe chez les foraminifères. Il y a une division répétée du noyau puis des divisions du cytoplasme qui forment autant d’individus qu’il y a de noyaux.
Une masse de cytoplasme va être abandonnée, puis meurt.

2\ La reproduction sexuée.

Il y a formation de cellules spécialisées (les gamètes) qui s’uniront en donnant un œuf (le zygote). Ce dernier est semblable morphologiquement aux parents mais génétiquement unique.
La reproduction sexuée assure une variabilité génétique de la population et donc, augmente la résistance de l’espèce aux conditions du milieu.

a\ L’hétérogamie.

On trouve deux types de gamètes. C’est le mode de reproduction le plus répandu chez les protozoaires (reproduction amphimitique) car elle fait intervenir deux géniteurs. Il existe deux phases :
- La gamétogamie : c’est la formation des gamètes qui sont soit identiques morphologiquement (= isogamie, chez les foraminifères), soit différentes morphologiquement (= anisogamie, chez des sporozoaires). L’isogamie existe chez les protozoaires les plus primitifs.
- La gamontogamie : c’est l’appariement des deux gamontes (mâle et femelle) sans passer par un véritable gamète (les gamontes donnent les gamètes).

b\ La conjugaison (uniquement chez les ciliés) ; exemple de la paramécie.
C’est une fécondation réciproque de deux individus accouplés qui échangent une partie de leur matériel nucléaire. Chaque conjuguant devient un vrai zygote. Il y a échange de noyaux haploïdes dont la fusion rétablie la diploïdie.
- Accolement au niveau du péristome à les macronucléus dégénèrent.
- Les micronucléus subissent une division équationnelle è deux cellules à noyau diploïde.
- Une division réductionnelle à deux cellules à quatre noyaux haploïdesè Les pronucléi.
- Trois pronucléi par cellule dégénèrent. Le quatrième subit une mitose et donne deux noyaux haploïdes par cellule : ce sont des noyaux de fécondation (un mâle et un femelle par cellule).
- Echange des noyaux mâles.
- Dans chaque cellule, les pronucléi fusionnent : c’est la fécondation.
- On obtient deux zygotes : le syncaryon.

Ensuite, il y a plusieurs divisions post-conjugaison qui rétablissent le complément nucléaire dont, la reformation du macronucléus dans chaque cellule fille.

d\ L’autogamie.

L’autogamie est un mode de reproduction automictique : n’implique qu’un parent. Ce n’est pas une multiplication bien qu’un individu donne un individu. C’est un rajeunissement génétique de l’individu. On rencontre cette reproduction chez certains ciliés, foraminifères et héliozoaires (actinopodes).
Exemple du cycle d’Actinophys.
- Il rentre ses pseudopodes et s’enkyste.
- Il se divise et donne deux gamontes (un mâle et un femelle).
- Les gamontes donnent des gamètes.
- Les gamètes fusionnent en un seul individu.
è C’est un peu une modification de la conjugaison avec une simple redistribution des gènes.

3\ Les cycles.

On distingue trois types de cycles schématiques biologiques des protozoaires.

a\ Cycle haplobiontique.

La phase haploïde est longue. Seul le zygote est à l’état diploïde. La réduction chromosomique est immédiate.

b\ Cycle haplodiplobiontique.

Il y a alternance des phases haploïde et diploïde qui sont équivalentes en durée.
La méiose a lieu à la fin de la vie de l’organisme diploïde è L’alternance de phase est une alternance de génération.

Exemple d’Elphydium crispum (foraminifère).
La génération diploïde présente un individu microsphérique alors que la génération haploïde montre un individu macrosphérique.

d\ Cycle diplobiontique.

Les individus sont diploïdes. La méiose intervient lors de la gamétogenèse ou pendant la rencontre des individus chez les ciliés.

V\ Association avec d’autres organismes.

Les protozoaires épizoïques vivent fixés sur des plantes ou sur des animaux (sur la surface corporelle). Pour la nutrition, ils sont indépendants de l’hôte.

Les protozoaires endozoïques (qui vivent dans un autre organisme).
Ils sont totalement dépendants de leur hôte. On les trouve dans les organes creux, dans les tissus ou dans les cellules.
On distingue deux cas :
- Mutualisme et symbiose.
- Parasitisme.

A\ Mutualisme et symbiose.

Les protozoaires entretiennent un rapport à bénéfice réciproque avec leur hôte. On détaille deux cas :
Exemples d’association tripartite : protozoaire + bactéries + termite et protozoaire + bactéries + mammifères ruminants.
Dans tous les cas, les symbiotes sont localisés dans un segment du tube digestif qui devient une chambre de fermentation.
1\ Association avec les termites.
Les termites sont xylophages et ont par conséquent, un régime alimentaire pauvre en éléments azotés. Il se forme une chambre de fermentation dans un diverticule du proctodéum : la panse rectale.
Cette panse abrite une faune importante de Trichonympha et de bactéries. Trichonympha a un aspect piriforme. La partie apicale forme un rostre qui porte de nombreux flagelles. Ces protozoaires possèdent l’équipement enzymatique nécessaire qui permet la digestion de la cellulose (les termites en sont dépourvus).
è Les termites concassent le bois en fragments phagocytés par les Trichonympha, puis, digèrent la cellulose et rejettent de la lignine.
Au centre de ces cellules de protozoaires, on trouve un très grand nombre de bactéries qui entourent l’axostyle et les fragments de bois. Les bactéries dégradent les déchets puriques, ce qui restitue de l’azote aux termites.
Un termite sans Trichonympha meurt.

L’intérêt pour le protozoaire est qu’il est abrité par l’insecte et alimenté en aliments déjà mâchés. Cette symbiose est constante chez les termites et chez certaines blattes.
Le compartiment proctodéal du termite est soumis aux mues à perte des protozoaires. Le termite doit ré-ensemencer son tube digestif en ingérant sa dépouille ou en quémandant des gouttelettes du contenu rectal d’un congénère.

2\ Association avec les mammifères ruminants.

Les protozoaires sont capables de digérer la cellulose alors que les mammifères en sont incapables. La digestion de cette matière se fait donc dans un estomac compartimenté en quatre chambres digestives (panse, bonnet, feuillet, caillette). La panse est la chambre de fermentation. Chez le bœuf, elle peut atteindre 250 litres. On y trouve 1011 bactéries/mL et 106 ciliés/mL. Les bactéries digèrent aussi la lignine. Les protozoaires sont anaérobies.
Les ciliés phagocytent la lignine mais aussi les bactéries. Le bœuf digère de grandes quantités de ciliés et de bactéries.
On considère qu’un bœuf digère 1kg à 1,5kg de bactéries et de ciliés par jour.
Les ruminants sont un groupe prospère : leur réussite est sans doute liée à cette association symbiotique.

B\ Le parasitisme.

Un parasite est un organisme qui vit au dépend d’un autre être vivant. Pour le parasite, l’association est obligatoire.
1\ Parasitisme chez les flagellés.

Exemple des Trypanosomides (reproduction sexuée inconnue).
Ils s’attaquent à l’Homme et au bétail. Certains se développent dans les parties antérieures du tube digestif d’un insecte piqueur. C’est le cas de Trypanosoma brucei gambience et de Trypanosoma brucei rodhésience. Ils provoquent la maladie du sommeil et sévissent soit en Rhodésie, soit en Gambie. Ils sont transmis par la mouche tsé-tsé ou Glossine. La transmission se fait par piqûre.
Le trypanosome peut vivre aussi chez des mammifères sans les inquiéter (porteurs sains) tels les antilopes et les porcs : ce sont des réservoirs à virus.

Exemple de Leishmania aethiopica.
Ce dernier est transmis par un petit moustique. Ses « réservoirs à virus » sont les chiens et les rongeurs. Quand l’Homme est piqué, le flagellé pullule au point d’inoculation. è Altération cutanée (le bouton d’orient) qui laisse des traces indélébiles. On trouve ce parasite en Afrique du Nord et au Moyen-Orient.

Exemple des Trychomonadine.
Ils ont une forme en amande et portent 4 à 5 flagelles répartis en une petite touffe apicale et un flagelle formant une membrane ondulante.
Le cas de Trichomonas vaginalis. C’est un parasite du tractus uro-génital. Chez la femme il provoque un déséquilibre de ce tractus : inflammations ou vaginites.
La transmission à l’homme se fait par voie sexuelle et ils s’installent dans l’urètre et la prostate où ils donnent des kystes. Ils peuvent survivrent plusieurs heures sur des linges souillés… Ce qui explique la « vaginite de la vierge ».
Chez l’homme, ils sont responsables de 15% des inflammations de l’urètre.

2\ Parasitisme chez les rhizopodes.

Exemple d’un amibe : Entamoeba histolyca. (Amibe monopodial).
On ingère un kyste avec de l’eau ou des légumes souillés par des excréments humains. Le dékystement se fait dans le gros intestin.
Il existe deux formes d’Entamoeba histolyca : une forme non pathogène (minuta) qui se nourrit de bactéries et d’amidon ; un forme pathogène qui va perforer les capillaires sanguins et sécréter des enzymes histolytiques qui provoquent des ulcères du colon. Il y a déclenchement d’une dysenterie amibienne caractérisée par des douleurs abdominales et des diarrhées sanguinolentes. Ces amibes peuvent ensuite gagner le foie, le cerveau, les poumons… en passant par le sang. On les trouve dans les zones tropicales.
3\ Parasitisme chez les sporozoaires.

Les sporozoaires sont tous parasites. Leur cycle est caractérisé par l’alternance d’une phase asexuée (schizogonie) et d’une phase sexuée (gamogonie). La schizogonie se déroule lors de l’infestation de l’hôte. La gamogonie permet la transmission d’un hôte à l’autre.

Le cycle débute avec le sporozoïte (qui contamine l’hôte définitif) qui donne un trophozoïte. Il y a ensuite multiplication des noyaux, divisions du cytoplasme, ce qui entraîne l’apparition d’autant de schiphozoïtes qu’il y a de noyaux. Les schiphozoïtes s’accroissent pour donner les gamontes (gamogonie).
Les gamontes femelles s’accroissent pour évoluer en macrogamètes. Les gamontes males subissent la gamogonie (division du noyau puis du cytoplasme) : au final, on a alors un grand nombre de gamètes males.
L’anisogamie est de règle.
La fusion des gamètes donne un zygote (diploïde) qui subit de suite la méiose.
La phase de sporogonie est caractérisée par des multiplications du noyau è Il y a libération d’un grand nombre de spores. Ces dernières donneront les sporozoïtes.

On observe deux principaux groupes : les Coccidies (de petite taille) et les Grégarines (de grande taille).

a\ Exemple de Coccidie monoxème (maladie du « gros ventre » chez les lapins).

Le lapin s’infeste en mangeant de l’herbe souillée. Les spores ingérées arrivent dans le tube digestif et libèrent des sporozoïtes qui entrent dans les cellules intestinales. Les sporozoïtes se multiplient et vont infester d’autres cellules intestinales.
La fécondation a lieu dans la lumière du tube digestif. Les zygotes s’entourent d’une membrane épaisse : ce sont les spores. Le tout est rejeté avec les excréments.

b\ Exemple de Coccidie dixène.

Les hôtes définitifs sont les félidés (chat, puma, jaguar…). Après ingestion, il y a infestation des cellules intestinales, puis, multiplication par schizogonie. Les cellules intestinales vont éclater et libérer des sporozoïtes qui parasiteront d’autres cellules. Les gamontes males et femelles vont fusionner pour former un zygote (oocyste) qui sera évacué avec la matière fécale.
Dans le milieu extérieur se produit la méiose. L’oocyste donne deux sporocystes contenant chacun 4 sporozoïtes. Le pouvoir infectieux va de 30 jours à sec, à 1 an en milieu humide.
Le passage à l’hôte intermédiaire est possible. Il y a enkystement dans les muscles.

Le passage à l’Homme se fait par des légumes souillés ou par le bœuf, le porc, le mouton… mais l’Homme n’est pas l’hôte définitif. S’il y a prolifération des kystes, elle se fait au niveau des viscères, des poumons, des muscles et de l’encéphale.

La transmission congénitale est possible par voie placentaire. Si la contamination se fait durant le premier trimestre, il y a un risque d’avortement ou de malformation. Après ce premier trimestre, la contamination sera détectable par des signes d’infection généralisée à la naissance.

d\ Coccidie hétéroxène (paludisme).

Le paludisme tue chaque année 2,5 millions de personnes.
La schizogonie a lieu chez l’Homme. La gamogonie et la sporogonie se font chez le moustique (anophèle). Les symptômes sont des accès de fièvre toutes les 48 heures, dues à l’éclatement des globules rouges et à la libération de protéines et du parasite dans le plasma.

e\ Les Grégarines.

Les Grégarines parasitent les tubes digestifs d’invertébrés (annélides et insectes). Le trophozoïte est mobile (pour un déplacement dans l’intestin).

Exemple de Stylocephalus langicollis.
C’est un parasite d’un coléoptère du genre blaps.
L’infestation se fait par consommation de spores abandonnées par un individu atteint.
Dans les phases 1 à 3, le parasite s’incruste dans le cytoplasme des cellules de la paroi de l’intestin. Rapidement, le trophozoïte se différencie en trois parties :
- Une partie étroite, terminée en suçoir enfoncée dans les cellules intestinales : l’épimérite.
- La partie moyenne : le protomérite.
- La partie externe : le deutomérite. Il renferme la plus grande partie du cytoplasme et le noyau.
Le départ se fait par rupture de l’épimérite qui reste dans la cellule hôte. Ensuite, il y a accolement, deux à deux, des trophozoïtes (= syzygie) au niveau de protomérites è mucus qui entoure les deux cellules (une cellule mâle et une cellule femelle è petit kyste appelé gamétocyste, évacué avec les fécès).
Dans le milieu externe, les noyaux se multiplient et se disposent à la périphérie du cytoplasme
Phase 9 : perlage des gamètes.
Après la fécondation, on obtient un grand nombre d’œufs. Un zygote donne une spore qui subit trois divisions successives (la première étant réductionnelle).

4\ Parasitisme chez les Myxozoaires.
Exemple de Myxobolus pfeifferi.
En 2, on a un germe amiboïde : le sporoplasme.
En 1, on a le stade final : la spore contenant le germe.
Le sporoplasme est binucléé (2 noyaux). La structure de la spore est pluricellulaire è on a une coque périphérique à plusieurs cellules. Elle renferme le sporoplasme et un filament, dont le déroulement favorise la libération de sporoplasme.

Le poisson s’infeste en ingérant les spores. Elles s’ouvrent dans l’intestin et libèrent le sporoplasme qui va se localiser dans les muscles où il subira de nombreuses schizogonies. Le tissu hôte donne des tumeurs qui abritent un grand nombre de kystes à structure en plasmobe.
On suppose que dans le plasmobe, il y aurait réduction chromatique et gamétogenèse. Ce qui est sûr, c’est qu’il y a évacuation d’une spore avec les excréments.

VI\ Les formes coloniales.

Des colonies existent chez les choanoflagellés : elle varient de quelques individus à plusieurs milliers. Il peut même y avoir une différentiation des individus (végétatifs/reproductifs).
Par ces adaptations, les protozoaires coloniaux se rapprochent de l’organisation des pluricellulaires.

منقول للامانة

Iman89 · 29 جويلية 2011

Géologie, STE01.

Géologie, STE01.
Chapitre 1 :
Croûte terrestre : structure et composition.
I\ Généralités.
A\ Les enveloppes terrestres.
1\ L'organisation concentrique.
–
A tmosphere : 400km d'epaisseur.

–
H ydrosphere : environ 4km d'epaisseur, non continue.

–
C route : environ 30km d'epaisseur. Constituee par : Si, O, Al. Densite de 2,7.

–
--------------------------- DISCONTINUITE DE MOHO ----------------------------------

–
M anteau : jusqu'a 2900km de profondeur. Densite d'environ 3,3. Constitue par Si, Al, Fe et Mg. Ces
mineraux constituent essentiellement de l'olivine et du pyroxene (MgFeSiO3) qui eux-memes constituent
la pyrolite (a l'origine des magmas superieurs). Les mailles se condensent avec la profondeur. Encore
plus profond, presence de spinelle qui a des reseaux moins laches que ceux de la pyrolite.

–
--------------------------- DISCONTINUITE DE GUTEMBERG ----------------------------------

–
N oyau externe : Fe, S, Ni.

–
--------------------------- DISCONTINUITE DE LEHMAN ----------------------------------

–
N oyau interne (graine) : Fe (80%), Ni (20%).
Masse (croute + manteau ) : 69% de la Terre.
Masse (noyau) : 31% du total de la Terre.

2\ Propriétés physiques.
–
P ression (P°) : essentiellement, une pression lithostatique (poids de la la colonne de roches au-dessus).
4X1011Pa au centre de la Terre.

–
D ensite (d) : la densite augmente avec la profondeur et depend de la nature chimique des materiaux. Il y
a un premier palier vers 200km de profondeur. L'augmentation redevient reguliere jusqu'a la limite
manteau/noyau (-2900km) et reprend en s'accroissant au niveau de la discontinuite de Lehman.

–
La force g (de gravite) : elle est a peu pres constante jusqu'au noyau et diminue jusqu'a 0 (jusqu'au
centre).

B\ Structure sismologique de la Terre.
1\ Nature des ondes P, S et L.
Les ondes P se propagent dans tous les materiaux.
Les ondes S ne se propagent pas dans les liquides.
Les ondes P ont une augmentation reguliere jusqu'au Moho puis marquent un palier. Elles restent
constantes jusqu'a presenter une chute de leur vitesse : elles marquent ainsi la zone de faible vitesse (= LVZ
: Low Velocity Zone).
Ces ondes marquent trois paliers :
–
1er palier au passage olivine + pyroxene / spinelle.

–
2eme palier au niveau de la discontinuite de Gutemberg ou la vitesse chute jusqu'a 8km.s-1 (passage dans
un corps semi-liquide) puis petite reaugmentation a -5100km ou elles marquent le troisieme palier.
Les ondes S : elles confirment ce qui est montre par les ondes P ; une augmentation de la vitesse, presence
de la LVZ puis a nouveau trois paliers et enfin le manteau. Elles s'annulent dans le noyau externe et
reapparaissent dans la graine.
Surface de la Terre.
Centre de la Terre.
- Lithosphere (environ 100km)
- Asthenosphere : de -100 a -300km ; la vitesse diminue. 6% des materiaux y
sont liquides. C'est une zone deformable.
- Mesosphere (le reste du manteau) : zone ou la vitesse augmente.
- Noyau externe.
- Graine.
Le noyau externe est parcouru de courant electrique. La graine est comparee a du ≪ fer doux ≫. Elle
fonctionne un peu comme une dynamo : elle provoque des champs magnetiques.

II\ Composition de la croûte terrestre.
A\ Substances chimiques.
1\ Répartition naturelle.
a\ Les huit éléments principaux.
Ces huit elements comptent pour 98% du poids total de la croute.
–
Le plus abondant est l'oxygene, que ce soit en masse ou en volume. La croute est aussi appelee
oxysphere.

–
Si : 27,7%

–
Al : 8,1%

–
Fe : 5,01%

–
Mg : 2,1%

–
K : 2,6%

–
Ca : 3,63%

–
Na : 2,85%.

b\ Les autres éléments.
–
Quand le pourcentage est compris entre 0,1 et 1%, on appelle ces elements des elements mineurs : Ti,
P, H.

–
Quand le pourcentage est inferieur a 0,1%, on appelle ces elements des elements en traces : Cu, Zn,
Pb, Ag, Au.

=> L'élément fondamental est le silicium ( Si ). Il permet la géochimie du Si et la formation du groupe
des silicates.
2\ Agencement de la matière minérale.
Present sous deux aspects ordonnes (cristallise) et desordonne (amorphe).
a\ État amorphe
Exemple : Si dans les silex, dans l'agate.
Magma liquide constitue d'ions (mobiles et avec energie) qui peuvent commencer a s'organiser : on va avoir
des groupements mobiles les uns par rapport aux autres, qui vont se figer et leur energie va baisser. On va
obtenir un systeme stable qui atteindra un equilibre. Le resultat sera l'obtention d'une matiere vitreuse.
Exemple : l'obsidienne, quand quelques cristaux sont apparus, on arrive au Pechtein.
b\ Matière en état ordonné.
Ici, on a un refroidissement lent ou l'energie cinetique diminue jusqu'a disparaitre. Le reseau est alors parfait
et la matiere est bien cristallisee.
c\ Conséquences sur les propriétés de la matière.
•
La matiere amorphe, isotrope. Les proprietes vectorielles sont identiques.

•
La matiere cristallisee est anisotrope : les proprietes vectorielles sont differentes dans la matiere. Il y a
une exception a ceci, quand les cristaux sont cubiques.

•
Periodicite (repetition) avec des elements de symetrie. Les ions se disposent de facon geometrique,
selon un reseau a 3 dimensions : donc, les plans de densite ionique augmentent.

•
Lorsque des plans de densite ionique sont faibles, il va y avoir apparition de faiblesse et donc de
clivages (de cassures).

•
Si la densite ionique est egale partout, il n'y a pas de cassure (comme par exemple, dans le quartz).

3\ Logique de l'état cristallin.
a\ Liaison de NaCl.
Le sodium et le chlore sont lies par une liaison atomique.
b\ Autres types de liaisons.
Dans un mineral, il n'y a pas qu'un seul type de liaison. On peut trouver des liaisons : ****lliques,
covalentes, de Van Der Waals.
Dans le cas du diamant, tous les atomes de carbone ( C ) sont lies par liaison covalente. Ce sont ces
liaisons qui permettent au diamant d'etre un des plus durs mineraux au monde.
La liaison la plus repandue dans le monde mineral est la liaison ionique.
4\ Coordination.
a\ Principe de la liaison.
L'agencement geometrique des ions dans le mineral depend de deux principaux facteurs :
–
la taille des ions;

–
la valence des ions (electronegativite).

–
Na+ et K+ ne peuvent se substituer.

–
Na+ et Ca2+ ne peuvent se substituer.

–
Mg2+ et Fe2+ ne peuvent se substituer.

–
Al et Si ne peuvent se substituer.
La taille definit la figure geometrique (sa forme).

b\ Motifs ioniques élémentaires.
La regle de Pauling donne : Rc / Ra .
•
Si 0,105 ≤ Rc/Ra ≤ 0,225 : la figure est triangulaire (polyedre de coordination). Petit cation au centre.
Exemple : CO3 : motif elementaire.

•
Si 0,225 ≤ Rc/Ra ≤ 0,414 : la figure est un tetraedre. Le cation est au centre avec 4 anions autour (le
nombre de coordination est 4). Exemple : SiO4, le motif elementaire des silicates.

•
Si 0,414 ≤ Rc/Ra ≤ 0,732 : la figure est un octaedre. La cation est au centre, associe a 6 anions.
Exemple, le NaCl.

•
Si 0,732 ≤ Rc/Ra ≤ 1 : la figure est un cube. On trouvera un cation pour 8 anions. Exemple : Cs+Cl-

(chlorure de cesium).
=> Ces quatre formes sont des structures élémentaires.
B\ Les cristaux.
Définition
.
Un cristal est un solide mineral, naturel, homogene, ordonne a l'echelle atomique et defini par une
composition chimique precise. Ce cristal est limite par ses faces generalement planes, faisant entre elles des
angles parfaitement definis. Les cristaux se forment a partir de liquides fondus et de vapeurs.

1\ Cristallisation expérimentale.
C'est une cristallisation a partir d'un liquide amorphe qui sera soit une solution d'ions soit un liquide en fusion
haute temperature (HT). La cristallisation est l'apparition, dans un liquide amorphe, d'une phase ordonnee
(cristalline).
Ce mecanisme comprend deux phases successives : la germination (ou nucleation) et la croissance. Les
temperatures et la composition jouent un role preponderant dans cette cristallisation (la pression est, elle,
peu importante).
a\ Surconcentration de solution.
Le liquide amorphe est une solution d'elements chimiques dissous dans l'eau. Si la solution est saturee, elle
contient un grand nombre d'ions (son maximum). Un cristal place dans une solution saturee ne peut ni
croitre ni se dissoudre (decroitre).
La cristallisation d'une solution se produit si il y a sursaturation (on ≪ depasse ≫ le degre de depassement).
Pour que celle-ci se produise, elle doit atteindre son entropie minimale (etat stable). On obtient un resultat
par evaporation et l'on a deux cas possibles :
–
Si la surconcentration est faible, il y a peu de germes mais qui atteindront la taille critique (germe de
grande taille). Presence de peu de cristaux mais de grande taille.

–
Si la surconcentration est forte, il y aura de nombreux nuclei a la taille critique : on obtiendra au final des
cristaux tres petits et tres nombreux.

b\ Refroidissement de liquide en fusion.
Il existe trois types de refroidissement :
–
brutal : les ions et les elements sont figes brutalement dans leur position. Il n'y a pas de cristallisation ;

–
rapide : les ions s'organisent, les germes seront tres petits et tres nombreux;

–
lent : les germes ont une grande taille, une taille critique. Les cristaux seront gros et peu nombreux.
Les magmas qui arrivent en surface sont bien sur passes d'abord en profondeur. Dans ces conditions,
quelques gros cristaux se sont formes. Dans la remontee par la cheminee, il y a eu apparition de nombreux
petits cristaux et lorsque ce magma atteint finalement en surface, il y a formation de verre.

2\ Niveaux de cristallisation.
a\ Notion de maille cristalline.
Une maille (cristalline) est la plus petite partie d'un mineral qui puisse exister. Elle forme une figure
geometrique telle que sa repetition dans l'espace donne un cristal visible.
Exemple :
C'est la plus petite cristallisation cubique.
b\ Réseaux cristallins.
Un reseau cristallin est constitue par la repetition dans l'espace de la cellule unite de la maille.
c\ Les 7 systèmes cristallins.
Toutes les mailles des mineraux se regroupent en 7 systemes cristallins ; ce sont les 7 formes primitives.
•
Le systeme cubique (ex : NaCl).

•
Le systeme quadratique : prisme droit a base carree.

•
Le systeme hexagonal : prisme droit a base hexagonale.

•
Le systeme orthorhombique : prisme droit a base de losange.

•
Le systeme monoclinique : prisme NON droit a base de losange.

•
Le systeme rhomboedrique : prisme dont toutes les faces sont des losanges (ex : la calcite, CaCO3).

•
Le systeme triclinique : forme quelconque, inclinee dans trois directions.
Tous les systemes cubiques dont la maille est cubique n'auront pas forcement une forme cubique. Ces sept
systemes sont divises en 32 groupes de symetrie. Dans la calcite, il n'y a pas de plan de symetrie.

3\ Croissance du cristal.
a\ Les cristaux automorphes de « forme primitive ».
Leur sens est 1,1', 1''. Dans chaque sens, on ajoute le meme nombre de cube. On arrive a une croissance
plus grande sur les sommets que sur les faces. On obtient donc, des cubes.
b\ Les cristaux automorphes dérivés par troncature.
La croissance de ces cristaux est identique vers les sommets et les faces. Les sommets sont ensuite
tronques (d'ou le terme de troncature) de facon triangulaire. On obtient un cube avec 6 grandes faces et 8
petites. C'est le cas des mineraux cubiques et octaedriques.
c\ Les cristaux xénomorphes (de forme quelconque).
Ces cristaux peuvent resulter de deux phenomenes :
–
etre obtenus par erosion ;

–
le mineral, pendant sa croissance, prend la forme de la cavite qui l'entoure.
Les premiers cristaux qui se forment sont automorphes. Les derniers seront xenomorphes.

4\ Propriétés cristallines et réseaux.
a\ Densité.
La densite depend de l'element chimique, du degre de compaction. Plus le reseau est serre, plus il est
dense.
b\ Dureté.
La durete depend du reseau. Un mineral tendre est par exemple le talc. Le plus dur est le diamant. Il existe
une echelle qui depend des liaisons (leur nombre, leur type). En general, il existe des plans de cassures :
–
cassures irregulieres, comme dans le quartz ;

–
cassures regulieres, planes : on les appelle des plans de clivage, comme dans le cas des micas.

c\ Éclat et couleur.
L'eclat depend de la face et des plans de clivage.
La couleur est due a l'absorption de mineraux, ce qui donne une couleur plus ou moins caracteristique.
Parmi les mineraux sombres, on trouve les pyroxenes et les amphiboles. Des mineraux clairs peuvent etre
des feldspaths, du quartz, de la calcite...
La couleur est liee aux inclusions d'autres elements chimiques dans le mineral. Les proprietes optiques des
mineraux sont basees sur la vitesse de propagation de la lumiere dans le mineral (on compte trois axes de
vitesse).
d\ Luminescence.
Selon l'eclairage, on observe differents phenomenes.
e\ Macle et épitaxie.
La macle : c'est l'association de deux ou plusieurs cristaux d'un meme mineral selon une loi geometrique qui
mettent en commun une face ou un element de symetrie.
L'epitaxie : c'est l'association de cristaux appartenant a des especes minerales differentes. Ces associations
produisent des curiosites mineralogiques.
C\ Substances minérales.
Définition
:
Un mineral est une substance naturelle de composition chimique et de structure atomique bien definie qui se
presente souvent sous forme de cristaux. On connait 1500 a 1800 especes minerales. 200 sont relativement
connues. On trouve dans ces mineraux 8 elements chimiques fondamentaux, produisant des assemblages
distincts.

1\ Les silicates.
Revoir le document precedent.
a\ Tétraèdre, SiO4, motif ionique élémentaire.
Si est tetracoordonne et forme (SiO
4)4-. Ces tetraedres ne peuvent s'assembler que par les sommets.

b\ Modalités d'assemblage.
•
L es tetraedres isoles (nésosilicates). Cas des peridots (olivine). Ils ne s'assemblent pas et les charges
sont saturees par Fe et/ou Mg. SiO4Mg2 = sforsterite (verte), SiO4Fe2 = fayalite (noire). Mg et Fe sont
environ de la meme taille. Ce sont des roches volcaniques. La formule est : SiO4(Mg, Fe)2. Ils sont
importants pour les phenomenes d'alteration par la presence de deux cations. Grenat, zircon, topaze,
sphene, andalousite, silimanite et disthene sont dans ce cas.

•
L es silicates en chaine ou ruban : les Inosilicates.

•
Chaine simple (pyroxene) : mise en commun de deux de leurs sommets : SiO3
2-. La nature du cation
determine la couleur. Ils sont orthorhombiques ou monocliniques, vert sombre ou noirs et trapus.

•
Ruban (amphibole), double chaine : un tetraedre sur deux met en commun trois de ses sommets. La
formule est (Si4O11)6-. Dans l'hexagone, il y a presque toujours un ion OH-, ce qui donne (Si4O11OH)7-.
Si on a Si8O22(OH)2Mg7, ceux-ci sont moins alterables que les ≪ isoles ≫. Ils forment une aiguille, il y
a troncature sur deux angles, Ce sont des roches magmatiques et ****morphiques.

•
T etraedres en feuillets (phyllosilicates). Ces tetraedres mettent en commun trois sommets et dessinent
des feuillets hexagonaux de tetraedres. Leur formule de base est (Si2O5)2-. Pour un hexagone (Si6O15)6-.
Dans les phyllosilicates, il y a superposition des feuillets, Des exemples de mineraux de ce type sont le
mica noir (biotite, Fe), le mica blanc (muscovite, K). L'aluminium se dispose pour etre au centre d'un
octaedre. Les liaisons entre deux groupes se font grace au K+ au lieu ou le clivage est tres facile a
rompre. On trouve par exemple, le talc, les micas et les argiles.

•
Les silicates en charpente ou ≪ tectosilicates ≫. Ces formes mettent en commun 4 sommets. Elles sont
tres dures. On retrouve, la silice, le feldspath, le quartz. La formule de base est : n(SiO2).

2\ Diversité des substances silicatées.
a\ Isomorphisme. Exemple des péridots.
Definition : meme forme mais composition differente. Mg et Fe se remplacent tres bien car ils ont a peu pres
la meme taille. Les peridots varient de :
Mg 100%
Fe 0%
Mg 0%
Fe 1000%
b\ Polymorphisme. Exemple de la silice.
Définition
: on retrouve dans ce cas la meme composition mais une forme differente.
On peut citer le quartz BT (α) qui est rhomboedrique alors que le quartz HT (β) est hexagonal. Dans le cas
de la tridymite, celle-ci est hexagonale alors que la cristobalite est cubique. La coesite est monoclinique.
Toutes les formes citees sont des formes naturelles.
On trouve six domaines de stabilite, separes par une courbe de transformation (sur la courbe, passage de
l'un a l'autre). Dans la limite des domaines, il y a deux degres de liberte. Sur la courbe, on a les deux
polymorphes et il n'y a plus qu'un seul degre de liberte. Les points P, R, S et T, dits invariants, n'ont aucun
degre de liberte.
La regle de phase est : v = c + 2 –φ.
≪ C ≫ est ici pour SiO2 = 1.
≪ 2 ≫ est un nombre parametre pouvant changer
≪ φ ≫ est le nombre de phases de polymorphie.
Quand un polymorphe est dans une roche, on l'utilise comme barometre et thermometre geologique. Si on
se trouve sur un point invariant, on aura ≪ precisement ≫ la temperature et la pression. La roche sera dite
≪ roche index ≫.

c\ Substitution (Si par Al).
Il existe trois regles.
•
Pour que deux ions puissent se remplacer dans un cristal, il faut que leur rayon ionique soient differents
de moins de 15%.

•
Lorsque deux ions ont la meme charge electrique et des rayons ioniques differents (comme Na+ et K+),
c'est celui qui a le PLUS PETIT rayon qui sera incorpore.

•
Quand deux ions ont le meme rayon, c'est celui qui a la PLUS GRANDE charge qui est incorpore.
Si : 0,38A et Al : 0,45A

•
Les feldspaths alcalins (orthoclases).

On remplace un Si par un Al dans un tetraedre sur 4.
-> (SiO
2)3AlO2K => feldspath potassique, ≪ orthose ≫, ≪ samidine ≫.
-> (SiO2)3AlO2Na => feldspath sodique, ≪ Albite ≫.
A 1000°C, on peut avoir un cristal mixte (NA et K presents) mais Na : 0,97A et K : 1,33A (plus de 15%).
Quand la temperature devient inferieure a 600°C, ce cristal mixte ne peut plus exister et il va y avoir
separation de Na et de K : c'est le phenomene de demiction. Un cristal qui a subit une demiction est un
cristal dans lequel des parties (taches) appartiennent a un autre cristal (melange) : ce sont les perthites.

•
L es feldspaths calcosodiques (plagioclases).

-> Si
2Al2O8Ca : feldspath calcique dans les roches volcaniques : l'Anorthite.
-> Les plagioclases sont dans certains cas, une serie mixte avec du Ca et du Na a haute temperature. Ils ont
une macle en alternance (bande noire, bande blanche observees en lumiere polarisee analysee).

•
L es feldspathoïdes.

-> Il y a remplacement d'un Si par un Al : Si
2Al2O6K => la Leucite (retrouvee dans la lave du Vesuve).
-> SiAlO4Na : la Nepheline (mineral blanc et complexe des roches volcaniques).
=> Ces feldspathoides sont des roches a deficit en Si.

3\ Autres substances minérales
•
L es carbonates.

–
La Calcite : rhomboedrique, stable, densite = 2,7.

–
L'aragonite : orthorhombique, d = 2,9, instable et pourtant c'est la plus facile a realiser. A basse
temperature, elle donnera de la calcite. L'aragonite constitue la coquille des etres vivants. Apres leur
mort, ce mineral donnera de la calcite.

•
L e carbone.

–
Le diamant : tres dur, cubique. Il est souvent sous forme d'octaedre/ On le retrouve dans les milieux
HT, HP (haute temperature, haute pression), dans les vieux volcanismes.

–
Le graphite : il est tres tendre, polymorphe du diamant. Les liaisons dans un feuillet sont tres dures
mais entre les feuillets, l'attraction est tres faible et provoque donc une fragilite. Il est retrouve dans
les roches de HP.

•
L e sulfure.

On citera la pyrite, de couleur jaune d'or, qui est retrouvee dans les roches ****morphiques. FeS
2 est
cubique.

•
L es sulfates (en SO4Ca).

Generalement orthorhombiques, les liaisons sont realisees grace au Ca2+ ; se retrouve dans les evaporites.
Cette anhydrite peut s'hydrater pour donner du gypse. Quand ce dernier est deshydrate, il forme une poudre
blanche qui rehydratee donne le platre. Le passage de l'anhydrite au gypse provoque une augmentation du
volume ou les lamelles glissent les unes par rapport aux autres. Ceci provoque l'instabilite des sols ou elle
est retrouvee.
D\ Du minéral à la roche.
1\ Distinction minéral / roche.
Les niveaux d'organisation des roches et des mineraux sont differents (difference entre cristal, mineral et
roche). Une roche est constituee par la juxtaposition de grains mineraux (la meme espece de mineral ou des
especes differentes) presentes, eux-memes, sous forme de cristaux. Le cristal est un individu alors que le
mineral est l'espece a laquelle appartient l'individu. La roche est la population regroupant les differents
individus appartenant a une ou plusieurs especes.
2\ Assemblage des minéraux.
Deux eventualites pour expliquer l'origine des mineraux dans une roche :
•
Mineraux neoformes : les mineraux apparaissent par cristallisation au moment de la formation de la
roche. Il y a mise en ordre d'elements chimiques pre-existant au moment de cette cristallisation.

•
Mineraux herites : les mineraux existaient en tant que tel au moment de la formation de la nouvelle
roche.

a\ Grains néoformés
La lave, quand elle se refroidit va faire une mise en ordre des ions, selon les reseaux d'un certain nombre de
cristaux. On retrouve deux types cristallins.
–
Les gros cristaux : les phenocristaux.

–
Le pyroxene : contour net, automorphe et presentant des cassures a 90°.

–
L'amphibole : allongee, contours non nets, autour du cristal, presence d'une aureole reactionnelle.

–
Les feldspaths (plagioclases) : presence de clivages fins, nettete moyenne. Les cristaux sont formes
dans la cheminee ou dans la chambre magmatique.

–
Les petits mineraux. Ils sont en forme de baguette (microlithes), souvent, ce sont des feldspaths
plagioclases. Le refroidissement a ete rapide, quand la lave a ete emise).

–
Entre gros et petits cristaux, on retrouve du verre (marqueur d'un refroidissement brutal).

b\ Les grains hérités.
Dans le sable, on peut observer une serie de grains.
–
Des grains transparents, le quartz.

–
Des grains alteres, non transparents : les feldspaths.

–
Des grains bruns, le mica.
Le sable a une composition granitique : il forme une arene granitique. Dans les massifs granitiques, les
grains sont neoformes. Dans le sable, les grains sont herites.
Si le sable est compacte, il donnera du gres, c'est une roche solide. Les grains de calcite seraient neoformes
et les autres grains seraient des grains herites.

3\ Notion de texture.
La texture est definie par un certain nombre de caracteristiques : taille, forme, nature et relations mutuelles
des grains. Cela est vrai pour les roches magmatiques, sedimentaires et ****morphiques.
a\ Taille et dimension des grains : la granulométrie.
Il y a des grands et des petits cristaux. Ces derniers sont temoins d'un refroidissement rapide alors que les
gros sont temoins d'un refroidissement lent.
Lorsque les gros cristaux sont peu nombreux, les petits sont en quantite importante. L'inverse est vrai.
b\ Forme des grains.
Les automorphes ont une forme propre alors que les xenomorphes non (ils sont formes pendant le deuxieme
temps de cristallisation).
–
Les gros cristaux sont automorphes : ils se sont developpes librement dans le liquide.

–
Les microlithes sont aussi automorphes, formees rapidement, sans contrainte.

–
Si a la place du verre, on avait des cristaux en forme de trou, ce seraient des xenomorphes.

c\ Relations mutuelles des grains entre eux.
On peut trouver des inclusions ou des aureoles reactionnelles.
•
Les inclusions : on en trouve dans les pyroxenes ou les feldspaths, sous forme de mineraux noirs en
inclusion d'oxydes de fer : ils sont en inclusions dans les gros mineraux. Leur formation est anterieure a
celle des gros cristaux. La cristallisation de l'oxyde de fer est terminee quand les gros cristaux
commencent a cristalliser. Il n'y a pas de microlithes dans les gros cristaux. Elles se forment apres.

•
Les aureoles reactionnelles : ce sont des aureoles qui entourent le mineral et qui le protege de reactions
avec le liquide -> elles constituent un ≪ blindage ≫. Dans un liquide A, il apparait un mineral B qui reagit
avec le liquide A pour donner un mineral C, qui protege le mineral B.

•
Figure de corrosion. Un mineral forme tot et qui reagit avec le liquide va etre altere (il apparait des
≪ trous ≫). Dans le pyroxene, l'oxyde de fer sera parfait. Dans les feldspaths, cet oxyde sera parfait d'un
cote et attaque de l'autre.

d\ Structure fluidale.
La disposition geometrique des grains est liee a la mise en place de ces grains : cela entraine une fluidalite
(en fonction de l'ecoulement des grains).
On pourra distinguer differentes textures : microlithiques (avec des microlithes), porphyriques (avec des gros
cristaux) ou bien encore trachytiques (avec une orientation des cristaux).
e\ Historique.
Le magma est forme en profondeur. Dans la chambre magmatique et la cheminee volcanique, il y a un
refroidissement lent : production de gros cristaux automorphes. Pendant l'eruption, il y a un refroidissement
rapide qui permet aussi la production d'automorphes mais de petite taille. Enfin arrive le refroidissement
brutal qui provoque la mise en place du verre.
II\ Conclusion.
Il y a une organisation logique du monde mineral. On trouve trois types d'especes : chimique, minerale et
rocheuse.
Les niveaux d'organisation sont de plus en plus complexes. Ces especes sont representees sous forme
d'objet.
–
Espece chimique : l'atome.

–
Espece minerale : le cristal. L'organisation du cristal est un regroupement en reseau d'atomes.

–
Espece rocheuse : les roches et association de roches (formation geologiques). Par exemple, le sable
est a l'origine de dunes. Mais la silice (Si) et l'oxygene (O) sont a l'origine du quartz qui lumeme est a

l'origine du sable qui lui-meme est a l'origine de ces dunes

منقول للامانة

Iman89 · 29 جويلية 2011

Les génomes

Biologie moléculaire,
Chapitre 1 :
Les génomes.

I\ Généralités.

On peut dire que l’on a du vivant quand une cellule peut donner deux cellules identiques de manière autonome.
L’information est l’ADN ; il doit être dupliqué ainsi que l’enveloppe (membrane + phospholipides). Doivent être synthétisées, des protéines pour la synthèse de l’enveloppe (phospholipides) et pour la synthèse de l’ADN (informations).

Le plus petit génome procaryote connu est composé de 2.106 pb. 260 gènes devraient être nécessaires pour le métabolisme de base.
Chez E. Coli, on trouve 4,2.106 pb, soit, 4800 gènes.
Lorsque la distance entre deux gènes est entre 4 et 5 acides nucléiques, on a une structure compacte
On peut aussi avoir des gènes polycistroniques.

A\ Les levures (eucaryotes).

Les levures ont un noyau et des organites. Les mitochondries vont fournir de l’ATP grâce à la respiration. Le génome mitochondrial est composé de 2.107 pb, soit, 6200 gènes. La levure a des chromosomes. Les procaryotes n’ont qu’une molécule d’ADN alors que les eucaryotes en ont plusieurs (chromosomes).

B\ La drosophile.

Le génome de la drosophile est constitué de 108 pb. Une cellule va donner des millions de cellules mais différenciées.

C\ Le génome humain.

Le génome humain est composé par 3.109 pb, soit, 50 000 gènes.

D\ Les batraciens.

Chez les batraciens, on trouve 1011 paires de bases.
E\ Les parasites.

Parmi les parasites, on trouve : les mycoplasmes (2.105 pb) et les phages (ex : le phagel de 50 000 pb).

1\ Les phages.

Une fois le phage dans la bactérie, selon l’espèce, il a différent devenir :
- L’ADN phagique peut s’insérer dans l’ADN bactérien.
- L’ADN va servir à produire du phage : à un faible niveau, il n’entraîne pas la mort de la bactérie ; à un haut niveau, il entraîne la mort de la bactérie.
2\ Les virus.

On trouve des virus à ADN ou à ARN. Les virus à ADN ont une taille variable comprise entre 4000 pb et 105 pb. Parmi les virus à ARN (rétrovirus), on trouve le HIV (14.103nt) et le virus de la grippe.

3\ Les plasmides.

Les plasmides sont de petites molécules d’ADN autonome qui vivent dans les bactéries. En général, on utilise des plasmides de l’ordre de 4000 pb. Il existe toutefois de plus gros plasmides qui peuvent aller jusqu’à 105 pb. Ils possèdent tous une séquence « Ori » qui leur permet une réplication autonome.
On a deux familles de plasmides en fonction « d’Ori » :
- de 3 à 5 copies par bactérie,
- plus de 100 copies par bactérie.
Les résistances aux antibiotiques sont dues aux plasmides (gènes de résistance).

F\ Temps de réplication et chromosome.

Chez E. Coli, le temps de génération est de 20 minutes (doublement de population). Pour une cellule eucaryote, une mitose a une durée comprise entre 20 et 24 heures.
La réplication du chromosome bactérien est bidirectionnelle avec une seule origine de réplication alors que chez les eucaryotes, il y a plusieurs « Ori » le long des chromosomes.
Chez les eucaryotes, centromère et télomères sont des séquences particulières. Les télomères sont reliés au vieillissement : ils forment un système de protection.

II\ Structure d’un gène.
A\ Chez les procaryotes.
Dans le cas d’un opéron, on a un même promoteur qui code pour plusieurs gènes collés

B\ Chez les eucaryotes.

On a essayé de directement travailler sur l’ARN. Pour visualiser cet ARN, on réalise un marquage in vivo par un précurseur radioactif (NTP). Le précurseur peut être du 32PO42- qui est incorporé dans les bases ou du 3H ou 14C qui marque les bases.

Un marquage court (15 minutes) est appelé un « pulse ». Le résultat du marquage est exprimé en fonction des fractions de gradient.

L’ARN synthétisé dans le noyau (grande taille) donne un ARN plus petit dans le cytoplasme (à cause de la maturation ou « processing »).

On isole les messagers sur une colonne d’oligodT cellulose (liaison des ARNm par leur queue polyA).
L’ARNr synthétisé pour le pré-rRNA est coupé par des RNAses spécialisées.

III\ La maturation des messagers.

Les globines et l’ovalbumine sont des messagers. Les premiers cDNA ont été réalisés sur ces molécules. On est allé chercher les gènes et on en a fait la carte de restriction mais on n’obtient rien de correct sans coupures ni ligations.

ON peut visualiser l’ADN double brin de ces molécules au microscope électronique par des dépôts d’ions métalliques.
Lorsque l’on hybride le gène « ova » et son cDNA, on obtient :

La structure est formée de parties conservées et de parties éliminées.
è Les gènes eucaryotes sont dits gènes mosaïques.

Chez la levure, 95% des gènes n’ont pas d’intron. Les 5% restant n’en ont qu’un.
Chez les mammifères supérieurs, 95% des gènes ont des introns (les histones n’ont pas d’introns). On distingue un groupe de gènes avec 3 à 5 introns (30 à 40%), un groupe avec 5 à 10 introns (2 à 30%) et un groupe de gènes de très grande taille pouvant avoir jusqu’à 60 introns.

Les maladies génétiques sont souvent dans les gènes de grande taille.

La taille moyenne d’un ARN est de 3000pb alors que celle d’un gène est de 9000pb. Les exons ont une taille moyenne autour de 400pb et les introns voient leur taille varier de 100pb à plusieurs milliers de paires de bases. Les séquences sans gène sur le chromosome représentent 105 à 106pb.
A\ Différences d’extrémités 5’ et 3’.

A partir d’un gène, on peut avoir plusieurs protéines.
· Le cas avec deux promoteurs (5’ est différent) :
On a un même gène avec deux extrémités 5’ différentes. Suivant de premier AUG, on a deux extrémités NH2 distinctes et donc, des signaux d’adressage différents.

· Le cas où 3’ est différente :
Pour aller chercher les exons en plus, on fait de la « marche sur le chromosome ».
On prend une sonde 5’ du premier cosmide. Si elle chevauche avec le cosmide portant E0, c’est gagné. On fait ça plusieurs fois, jusqu’à trouver le cosmide portant E0. On peut « marcher » en 54’ ou en 3’.

B\ Epissage alternatif.

Dans ce cas, on compare l’expression du même gène dans différents tissus. On obtient des ARNm distincts.
Dans ce cas, les extrémités NH2 et COOH sont identiques mais le milieu est différent.

Dans un cosmide, on va essayer d’aller attraper un exon E0. La technique utilisée est « l’exon trapping ». Pour cela, on va utiliser un vecteur eucaryote (souvent le virus SV40).
On rajoute sur le vecteur : un promoteur, un exon connu E1 et un autre E2, un terminateur et des sites de restriction connus.
La transfection donnera l’ensemble constitué de E1 et E2 ainsi que de la partie intermédiaire. L’épissage donnera E1-E2.

On va réaliser un northern avec les sondes (E1, E2 ou E1E2). On découpe ensuite le cosmide portant l’exon inconnu E0 en 10 fragments d’environ 4kb que l’on insère entre les exons E1 et E2.
Dans le complexe 10, on fait un northern avec E1E2.
La migration permet de récupérer l’exon inconnu. Il ne reste plus qu’à le séquencer.

IV\ Les familles de gènes.

A\ Les gènes globiques.

Ces gènes vont permettre la formation des tétramères de globine de Fe2+ (isolés par les biochimistes). Ces tétramères sont composés de 2 chaînes a et de deux b dans 95% des cas. Dans les 5% restant, on trouve deux chaînes a et deux d (d ne diffère de b que par quelques acides aminés).

Chez l’embryon, on trouve z2e2, z2g2, a2e2.
Chez le fœtus, on a : a2g2.
Chez l’adulte, il y a : a2b2 ou a2d2.

1\ Constitution des gènes de globines.

La thalassémie est une maladie génétique de globines.

y : ce sont des pseudo gènes. En réalité, c’est un cDNA qui s’est réinséré : on a E1E2E3 ; ils ne sont pas fonctionnels car ils n’ont pas de promoteur et portent des mutations.
Aux bornes des y, on trouve une séquence répétée directe (4 à 6nt).

2\ L’hybridation gène/cDNA.

A haute stringence, on obtient des hybrides parfaits (si 5 gènes).
A basse stringence, on a des hybrides non parfaits (si 50 gènes).

3\ Evolution moléculaire.

Les mutations sont des horloges moléculaires qui permettent de reconstituer un arbre phylogénétique. On devrait avoir un ancêtre commun pour a et b datant de 800 millions d’années.
Il y a 500 millions d’années, il y a duplication de gène : aàa + b.
Voilà 200 millions d’années, a est sur le chromosome 16 et b sur le 11.

4\ La thalassémie.

On a deux types : a et b, qui touchent leur gène respectif.

· b :
Mutation ponctuelle à non-sens à protéine incomplète.
Mutation ponctuelle des points d’épissage à traduction de l’intron à globine inactive.

· a :
Pertes de gènes : crossing over inégal :
à Individus avec un gène a manquant.
à Individus avec deux gènes amanquants.
à Individus sans gène aà mort à la naissance.

V\ Les rDNA (la famille).

Ces rDNA donnent des ARN de structure.

A\ Chez les procaryotes.

Chez E. coli, le gène codant rDNA est présent sept fois.
On trouve deux promoteurs è il y a une différence de la quantité transcrite.
Le précurseur est un rRNA qui après maturation donne la forme juste au dessus.
ARNr + »60 protéines è ribosomes.

B\ Chez l’Homme.
La partie de 5,8s correspond à l’extrémité 5’ du 23s (procaryote). Les tRNA ne sont plus présents.
Le 5,8s va s’associer au ribosome sauf chez les eucaryotes supérieurs où il sert à la régulation.
Ici, on a 280 copies de ce gène.

C\ Organisation.

Chez l’Homme, le gène fait 12000pb. Les copies sont disposées de la manière suivante :
On les trouve sous la forme d’une batterie d’une cinquantaine de gènes. En microscopie photonique, on voit des zones rétrécies sur les chromatides.
Ce sont les gènes les plus répétés.

VI\ Les Immunoglobulines.
Les immunoglobulines sont composées de deux parties : une partie constante (C-terminal) et une partie variable (NH2-terminal). Les Ig peuvent être ancrées à la membrane.

Tonegawa a donné la structure des Ig en travaillant à partir de mélanomes (un lymphocyte tumoral). Le lymphocyte produit dans ce cas une grande quantité d’anticorps du même type et 30% de ses mRNA produits sont utilisés à la synthèse d’IG.
Si l’on fait un southern génomique, les résultats sont in-interprétables.
Un southern de fibroblastes donne des résultats différents de ceux du mélanome.
Un southern de lymphocyte tumoral donne une organisation différente de celle d’un lymphocyte activé.

Les lymphocytes Lb/t non activés ont une organisation classique du génome Les activés subissent un réarrangement génomique
è C’est la chaîne l Quand un antigène est reconnu, il y a recombinaison. Par exemple :
Un brin se replie avec 19 appariements qui permettent la mise en contact de V35 et de J2. On obtient d’abord un pré-mARN puis un mARN.

Pour les « V », les signaux sont toujours e, 5’. Quand l’Ig est recombinée, la reconnaissance se fait de 5’ vers 3’.

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Iman89 · 29 جويلية 2011

Biologie animale

Biologie animale

Chapitre 1 : Les principales étapes évolutives.

Généralités.

Les arthropodes et les vertébrés sont les deux principaux groupes. Les arthropodes sont le plus grand succès évolutif avec plus de 1 500 000 espèces. Les vertébrés comptent eux, 45 000 espèces.

I\ L’évolution des types structuraux.

A\ Les organismes unicellulaires.

Ces organismes appartiennent à l’embranchement des protistes. Chaque organisme est formé d’une seule cellule assurant toutes les fonctions : on est donc en présence de cellules totipotentes. Ce sont des cellules où tous les gènes s’expriment
Le problème de ces cellules concerne tous les processus qui se font par diffusion à travers la membrane (transport et passage de gaz, de nutriments, de déchets, …). Ces cellules sont donc limitées par leur taille.
On assiste parfois au regroupement (à l’association) de protistes sous forme coloniale.
Toutefois, pour un quelconque agrandissement, il y a un besoin de spécialisation des cellules en tissus.

B\ Le règne des métazoaires.

Chez les métazoaires, les cellules se spécialisent pour une fonction donnée en perdant leur totipotence par répression de certains gènes : on a alors un assemblage des cellules en feuillets embryonnaires (ou morphogénétiques).
Les cellules se disposent à la périphérie d’une sphère creuse : la blastula (l’ectoderme).
On a ensuite un doublement des feuillets par invagination en un point de la blastula ; on obtient le second feuillet (interne) : l’ectoderme. Les fonctions vont alors se répartirent entre les deux feuillets :
- L’endoderme assurera les fonctions de nutritions,
- L’ectoderme prendra en charge le rôle de protection et de sensibilité.
La cavité interne (archentéron ou tube digestif) communique avec l’extérieur par le blastopore.

1\ Les diploblastiques (les rayonnés).

Ce stade diploblastique est représenté par les spongiaires, les cnidaires et les cténaires. Leur structure est simple et peut être représentée comme un sac dans un autre sac. Ces organismes auront des sections circulaires. On note la présence d’un axe de symétrie, d’où la symétrie axiale des organismes diploblastiques.
On les appelle aussi les rayonnés à cause des rayons qui passent chacun par un plan de symétrie.

2\ Les triploblastiques (les bilateralia).

Le troisième feuillet se forme entre les deux précédents (par bourgeonnement à partir de l’endoderme). Ce feuillet va permettre la différenciation des organes.
Quand le bourgeonnement n’est qu’un tissu de remplissage, on n’a pas de cavité interne : c’est le cas chez les acœlomates.

a\ Les acœlomates.

Chez les acœlomates, on note l’apparition d’un axe antérieur : structure d’un tube dans un autre tube.
Ici, le dernier feuillet permet l’apparition des muscles qui se traduit par une locomotion autonome et une concentration des organes sensoriels à l’avant. Ce feuillet a donc permis la céphalisation.
On a une symétrie bilatérale de l’organisme.

b\ Les cœlomates.

Le mésoderme ne forme pas de tissu de remplissage mais il se creuse. La nouvelle paroi externe qui va se coller à l’ectoderme sera appelée la somatopleure (elle formera le tégument de la peau).
La partie de cette paroi qui se colle à l’endoderme forme la splanchnopleure.
La symétrie est toujours bilatérale avec un tube dans un tube.
A partir de là, on a deux grandes lignées évolutives distinctes : les protostomiens et les deutérostomiens.

a\ Les protostomiens (les hyponeuriens).

Chez ces individus, le blastopore va donner la bouche. L’anus sera percé ultérieurement à l’opposé du blastopore. Le mésoderme se forme par schizocælie, par fragmentation de la cavité. Autour de chaque masse se forme un métamère : c’est la métamérisation.
Chez les annélides, les métamères sont identiques entre eux et possèdent chacun, tous les organes.
Le partage du corps en régions fonctionnelles se fait par concentration des métamères pour assurer une unique fonction. On obtient alors trois tagmes :
La tête. Elle a un rôle sensoriel.
Le thorax. Il a une fonction locomotrice.
L’abdomen. Il a un rôle viscéral.
Le système nerveux est toujours ventral : ce sont des hyponeuriens.

b\ Les deutérostomiens.

Chez eux, la bouche est secondaire. Le blastopore donnera l’anus
L’embranchement des échinodermes (épithélioneuriens). Ils sont restés marins mais ne supportent pas de modification de salinité. La symétrie bilatérale disparaît pour donner une symétrie radiale rayonnée. Il n’y a pas de céphalisation et leur système nerveux est associé au tégument : ils sont épithélioneuriens.

Le phylum des cordés.
Les cordés sont caractérisés par un axe de soutien : la corde. Elle est formée par un empilement de cellules turgescentes (augmentation de la pression hydraulique). Le mésoderme est à l’origine de sa formation.
Les cordés sont des organismes qui se mettent à respirer avec le tube digestif au niveau du pharynx : ils ont une structure pharyngotrème (avec des fentes branchiales).
Le système nerveux devient dorsal : ce sont des épineuriens.

-Les urocordés. Ce sont des organismes marins. L’œuf donne une larve en forme de têtard.
L’eau rentre par la bouche, le pharynx est muni de glandes à mucus qui agglutinent les particules qui les rencontrent. Ces précipités sont conduits par des cils vers l’intestin puis vers l’anus.
Ils sont microphages à nutrition mucocilaire. L’eau passe par les fentes branchiales puis ressort.

La larve nage puis se fixe par un disque adhésif. La queue va se nécroser et disparaître (tout comme la corde). On assiste au phénomène de rotation du tube digestif qui amène la bouche vers le haut (siphon buccal).

-Les céphalocordés (exemple : amphioxus).
La corde est sur tout le long du corps, le système nerveux est creux et le système excréteur est métamérisé (90 néphridies) tout comme les gonades.

-Les vertébrés. Leur système nerveux et la corde (notocorde) sont dorsaux. Cette dernière ne subsiste chez l’adulte que chez les esturgeons, les cœlacanthes et les lamproies. On observe une structure à fentes branchiales qui persiste chez les poissons et qui apparaît pour ensuite disparaître chez tous les autres embryons.

II\ Origine des vertébrés.

Il n’existe aucune espèce fossile entre le premier vertébré connu et un autre groupe animal, d’où un raisonnement déductif avec les structures homologues.
Le vertébré le plus primitif vivant actuellement est l’ammocète (c’est la larve des lamproies, marins et sans mâchoires).
Exemple avec la lamproie marine : c’est une espèce qui vit en mer et qui se reproduit dans les rivières. Les œufs donnent les larves qui sont complètement différentes des adultes. Ces larves se fixent dans les sédiments des rivières. Leur bouche est en forme de fer à cheval.
La lamproie marine est microphage pharyngotrème, sa nutrition est microcilière. La corde est présente et persiste à l’état adulte.

Les procordés et les vertébrés sont deux groupes frères (sister group en anglais). Le plus vieux procordé connu est la Pikaïa (- 530 millions d’années).

III\ Chronologie de cette évolution.

Ediacara est une colline d’Australie à l’ouest d’Adélaïde qui possède des grès de 640 millions d’années qui renferment essentiellement des rayonnés. La faune est diversifiée et élaborée.
Les métazoaires sont apparus il y a 700 millions d’années.
A Burgess Pas (au Canada, en Colombie britannique), on trouve des schistes qui contiennent une faune fossilisée par un glissement de terrain, il y a 530 millions d’années. Tous les groupes présents dans ces schistes sont connus.
è C’est l’explosion cambrienne.

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Microbiologie, généralités.

Chapitre 1 :

Microbiologie, généralités.

A\ Historique.

En 1680 Anton Van Leeuwenhoeck a fait les premières observations en microscopie optique avec un grossissement de 300 fois : c'est la première observation des micro-organismes, appelés à l'époque «animalcules ».
Au 19e siècle, Pasteur donne une nouvelle notion des micro-organismes, en précisant leur rôle, et il donne une nouvelle idée de la vaccination.

I\ Notions.

Les travaux de Pasteur sur les ferments démontrent absurdité de l'idée de génération spontanée. Il démontra ceci grâce à cette expérience:

Infusion

Si l'on isole l'infusion de l'air ambiant, il n'y a pas de contamination : le milieu est stérile. Les premiers travaux sur les infusions de foin de Pasteur, ont été repris par Tyndall : il faisait subir une pasteurisation mais observait toujours un développement. Il a donc mis au point une méthode à plusieurs chauffages : la tyndallisation. Cette technique est utilisée contre les bacillus.

II\ Rôle.

Ce fut l'avènement de la microbiologie médicale. Celle-ci a été permise par Koch et par Pasteur. Ces deux chercheurs ont trouvé un protocole sur les agents causants des maladies. Les premiers essais ont été réalisés sur les moutons avec la maladie du charbon (bacillus anthracis). Le bacille de Koch a pour nom systématique : Mycobactérium tuberculosis.
Le but de la microbiologie est de trouver les micro-organismes responsables des maladies. Brefeld a eu l’idée d’un milieu de culture solide et Pétri a eu l’idée de la boite du même nom.
La vaccination est une mise en contact de formes atténuées d’agents microbiens. La première vaccination est celle contre la rage qui a été réalisée vers 1880.

1\ La période moderne.

a\ 1918 à 1928 et de 1928 à 1952.
C’est à ce moment là que l’on a de nouvelles identifications de maladies et de micro-organismes. En 1928, Flemming travail sur Staphylococcus sp. mais sa boite est contaminée par un pénicillium : il y a inhibition de l’activité de Staphylococcus : c’est le premier antibiotique.
b\ Travail sur Escherichia coli.
Depuis 20 ans, c’est l’avènement du génie génétique. On a assisté à l’apparition de techniques de clonage, d’addition de gènes… le plus souvent grâce à des plasmides de bactéries. Ces travaux ont généralement été réalisés sur Escherichia coli.

B\ Présentation.

I\ Généralités.

On utilise (ou on a utilisé) plusieurs mots pour parler des micro-organismes : microbe, animal pur, germes, ferments, protistes. Ce sont des organismes unicellulaires, pluricellulaires ou coloniaux à l’intérieur desquels n’a pas lieu de différenciation cellulaire. On observe toutefois des cas spéciaux comme chez les virus, les champignons et des algues. Toutefois, de nombreuses bactéries ne peuvent se développer seules : elles forment donc des colonies (on parle alors de myxobactéries). Certains signaux cellulaires sont assez puissants pour faire se regrouper une colonie bactérienne. Chez les cyanobactéries, on observe des cellules spécialisées comme les hétérocystes.

II\ Caractéristiques.

Les micro-organismes sont partout, nombreux car très diversifiés sur un plan taxonomique (on parle de pléiomorphisme). Ces organismes occupent tous les milieux en quantité importante. Ils ont en plus de grandes capacités métaboliques.

III\ Eléments de classification.

On a trois domaines :

Les Eucaryotes

Les Eubactéries
AC
Les procaryotes
Les Archéons

· Les eucaryotes sont présents dans quatre règnes : chez les protistes, les végétaux, les mycètes et chez les animaux.
· Chez les eubactéries ont trouve par exemple Escherichia coli.
· Chez les archéons, on trouve des organismes de type extrémophiles, thermoacidophiles, dans les dorsales océaniques. Ils ont une structure interne qui est intermédiaire entre celle des procaryotes et des eucaryotes.

IV\ La théorie des endosymbiontes.

La principale différence entre les procaryotes et les eucaryotes est la présence d’organites chez les cellules eucaryotes. On note aussi la présence de stérols spécifiques aux eucaryotes. On trouve des glycérophospholipides membranaires chez les eubactéries et les eucaryotes qui sont toutefois différents. Ces molécules sont aussi présentent chez les archéons mais leur composition est intermédiaire entre les deux autres.
Chez les eucaryotes, on trouve des diester d’acide gras. Chez les archéons on trouve des diéther d’alcool polyisoprénoïdes qui sont des précurseurs des stérols.
La partie commune :
· Les ribosomes : chez les eucaryotes ils ont de type 80S et de type 70S chez les procaryotes. Ils ont le siège d’action de la streptomycine.
· La membrane plasmique bactérienne n’est pas qu’une membrane d’échanges comme chez les eucaryotes, mais aussi une membrane de synthèses.
· Les cyanobactéries possèdent des thylacoïdes comme les végétaux (mais pas de chloroplastes).
· L’ADN : chez les procaryotes, il est sous forme d’un brin circulaire (un seul chromosome). Cet ADN n’est pas associé à des histones. La duplication est réalisée au moment de la division cellulaire.
· Le brassage génétique : il se réalise pendant la fusion des deux gamètes chez les eucaryotes. Ce processus n’existe pas chez les procaryotes : dans ce cas, la cellule mère va donner deux cellules filles identiques entre elles et à la mère. Les rares changements observés ont lieu quand ce micro-organisme réalise des échanges de brin d’ADN avec le milieu extérieur.
· La taille : elle peut aller de 10Å pour les virus jusqu’à 100µm pour les protozoaires.
· Les différentes formes :
- Les archéons : On trouve par exemple Méthanobactérium qui assure la réaction CO2àCH4.
- Les eubactéries : elles sont divisées en deux sous-groupes selon la constitution de leur paroi. On trouve les gram+ et les gram-.
- Les eucaryotes : on les trouve dans trois règnes distincts : les animaux, les végétaux et les mycètes (ou Fungi ou champignons).
Parmi le groupe des mycètes, on prend l’exemple d’une levure comme saccharomyces cerevisae. Comme espèce de moisissure coenocytique, on trouve Pénicillium roquefortii (protiste).
Parmi les protozoaires, on trouve Plasmodium.
Chez les algues, on peut trouver chlorella, goniolax (algue rouge), dinophysis, les diatomées (base de la nourriture des baleines).

C\ Ecologie microbienne.

Vers la fin du 19ème et au début du 20ème siècle, Winogradsky et Beijeriwck travaillent sur les bactéries, ayant plus un intérêt sur l’aspect fonctionnel que sur l’aspect taxonomique.

I\ Les milieux.

1\ Les eaux.
Les eaux contiennent une grande quantité de bactéries en suspension 10^4 bactéries de micro-plancton par mL dans l’océan et 10^11/mL dans les égouts. On trouve de 10² à 10^5 algues microphytes par mL, de 100 à 1000 champignons par mL et quelques milliers de prédateurs comme les paramécies : cet ensemble de micro-organismes forme la boucle microbienne. On remarque que les micro-organismes océaniques peuvent faire précipiter le CO2.
Les substances nutritives : dans les milieux de culture, ces quantités de substances sont exprimées en g/L alors qu’ailleurs, ces quantités sont exprimées en mg (voir µg) par L. Quand il y a trop de nutriments, on assiste alors à une eutrophisation du milieu qui va entraîner un dysfonctionnement et une surproduction (surpopulation).
Tous les types micro-organismes existent.

2\ Le sol et les sédiments.
Dans les sols, on trouve peu de microphytes mais beaucoup de bactéries (10^7/g) de moisissures (10^5/g) et d’actinomycètes (10^6/g). Ces organismes sont des décomposeurs qui permettent une reminéralisation des sols. Dans un sol, il y a un phénomène de stratification qui entraîne différentes teneurs dans les éléments selon la strate. La respiration anaérobie sur le CO2 est appelée méthanogenèse.

3\ L’atmosphère.
On observe une compartimentation à travers laquelle sont disséminés les micro-organismes par émission de spores. La présence de ces organismes est fonction des ressources présentes.

II\ Animaux et végétaux comme compartiments naturels.

On trouve trois types de micro-organismes :
- Les pathogènes : ils déclenchent des pathologies (maladies)
- La microflore commensale : c’est, par exemple, notre flore intestinale, avec Escherichia coli.
- Les symbiontes : ils ont une capacité de relation complète (végétaux ou animaux avec des bactéries) pour accomplir les fonctions qu’ils ne peuvent faire qu’à deux.

Exemple : la microflore des ruminants.
On trouve deux chambres de cultures. La première chambre (le rumen) sert à la culture des bactéries micro-cellulolytique (qui digèrent la cellulose). Cette flore est ensuite digérée dans la seconde chambre (le tractus). Les Méthanobactérium du rumen produisent du méthane (CH4).

III\ Les cycles.

1\ Le carbone.
Atmosphère

Sols, Eaux

C-organique
Glucides, lipides, protéines…

Humus (tourbe, houille, pétrole)

Animaux

Végétaux

CO2 ó HCO3- ó CO3--

Minéralisation lente
Micro-organismes

Décomposition Décomposition
Micro-organismes micro-organismes

Equilibres physico-chimiques

Photosynthèse (réduction) Respiration (oxydation)
CO2+H2O-lumièreàCH2O+O2 CH2O+O2àCO2+H2O+E

Ce cycle décrit les principales formes chimiques, les compartiments où elles sont engagées, les flux entre compartiments et les équilibres qui en résultent. Le recyclage du carbone concerne 60 à 90% de la matière organique produite.

NO3-
Nitrate

NO2-
Nitrite

NH4+
Ammonium

N2O et/ou N2
Oxyde nitreux/azote moléculaire

N2
Azote moléculaire

SOLS –EAUX 7.109 tonnes

Dénitrification
1,3.108 T/an
Thiobacillus
Bacillus
Pseudomonas
Micrococcus 6,5.109 T

Assimilation Ammonification
Réduction assimilative (ou non)

Nitratation Nitritation
Nitrobacter Nitrosomonas
Nitrification

R-NH2
Protéines, Acides aminés

Humus

Végétaux
Animaux

2\ L’azote.

Fixation:1,7.108 T/an
Libre : Azotobacter, Clostridium
Symbiotique : Rhizobium +Légumineuses
Frankia+Aulnes

ATMOSPHERE
4.10^15 Tonnes

L’azote doit être fixé pour pouvoir être incorporé dans le cycle de la vie.
N2+6(e-)+6H+ à 2NH3.
Cette réaction est réalisée par une enzyme de type nitrogénase (chez les procaryotes). Azotobacter et les hétérocystes des cyanobactéries sont des fixateurs libres de l’azote.
Les symbioses réalisées par le rhizobium créent des nodosités sur les racines des plantes.
La nitrification : les nitrifiants sont chimio-autotrophes (C venant de CO2, N venant de NH4+ ou de NO2-). NH4+ + 3/2O2 à NO2- + 2H+ + H2O. Exemple de cette réaction avec Nitrobacter ou Nitrosomonas.
La dénitrification : dans ce cas, l’azote sert d’accepteur final d’électrons à la place de l’oxygène. NO3- à N2O ou N2.

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Structure des micro-organismes

Chapitre 2 :

STRUCTURE DES MICRO-ORGANISMES.

I\ Les bactéries.

A\ Généralités.

Les micro-organismes sont les plus petites unités biologiques fonctionnelles. Leur taille est comprise entre 0,01 et 10 µm.
Les différentes formes existantes :
· Les coques : ils sont sphériques. Les différents assemblages de coques proviennent de la division cellulaire.
· Les bâtonnets (bacilles) : ils sont droits (coli bacille), incurvés comme les vibrions (exemple : Vibrio cholerae). On peut aussi trouver des formes irrégulières et enflées aux extrémités (exemple : mycobacter, corybacter). Une autre forme possible est la forme coccobacille (exemple : Serratia marcescens).
· Les hélicoïdaux : on trouve les spirochètes qui pourraient être à l’origine des mouvements des premières cellules eucaryotes
· Les formes mycelliennes : ce sont des formes filamenteuses, comme les Actinomycètes. Les myxobacters ont des organes de fructification qui sont des ensembles de bactéries de forme similaires.

B\ Structure.

Les micro-organismes sont étudiés par fractionnement, par immunocytologie, ou au microscope électronique à balayage (MEB). On a un schéma type de bactéries avec des composants types comme les ribosomes, le cytoplasme, la paroi, la membrane cytoplasmique et l’ADN. On peut aussi trouver des composants facultatifs comme les granules, les réserves, les chromatophores, des fimbriae, des flagelles et des capsules.

1\ La membrane plasmique.
Cette membrane a une structure classique, en double feuillet, mais moins rigide que les membranes eucaryotes car elles ne possèdent pas de stérols (sauf les mycoplasmes).

a\ Composition.
Cette membrane est composée de 30 à 40% de lipides (dont les glycérophospholipides) et de 60 à 70% de protéines.

b\ Rôle et fonction.
C’est une barrière semi-perméable qui permet le transport passif de certaines molécules grâce à des protéines canales.
Les protéines membranaires sont des enzymes permettant des biosynthèses de lipides bactériens ou de peptidoglycanes.
La membrane peut avoir un rôle respiratoire grâce à la présence de cytochromes dans cette membrane (un peu comme une mitochondrie).
2\ Le cytoplasme.
Il contient 80% d’eau avec un pH compris entre 7 et 7,2 où sont dissous des sucres, des ions, des acides aminés… On y trouve aussi des inclusions de granules de polyphosphates ou de polyhydroxybutirate, des ribosomes associés à l’ARNm sous forme de polysomes (1000/cellule).

3\ Le nucléoïde.
C’est le génome bactérien (ou chromosome bactérien). Il peut exister sous plusieurs copies en même temps. On assiste au phénomène d’amitose : il n’y a pas de synchronisation entre la division de l’ADN et celle de la cellule.

a\ Organisation.
A, C, G, T

Ce nucléoïde n’est pas isolé du cytoplasme par une membrane. Il est constitué par un double brin circulaire (refermé) d’ADN : c’est un assemblage en double hélice de deux chaînes antiparallèles et complémentaires de nucléotides. (A et G sont puriques alors que C et T sont pyrimidiques).

Les nucléotides vont donner les codons qui eux-mêmes vont donner les gènes.

A, G, T, C

O
O = P – O – CH2
O

L’ADN bactérien est sans histones et est super-enroulé. Très souvent, ce dernier est ancré en un ou plusieurs points de la membrane plasmique. Par exemple, chez Escherichia coli, on trouve 5 millions de paires de base où 4300 gènes sont identifiés (60% du total). Cet ADN mesure 1mm quand il est déroulé et représente 10% du volume cellulaire.

b\ Rôle.
C’est le support de l’hérédité. Ce nucléoïde permet de lire le génome, de le transcrire en ADN (afin de synthétiser des protéines). Il subit aussi la réplication pour assurer la descendance.

c\ Biosynthèse de nucléoïdes.
La réplication est la synthèse d’un nouveau génome : c’est un mécanisme semi-conservateur et bidirectionnel.
Il apparaît une fourche de réplication grâce à une DNA-polymérase. Il y a phosphodiestérification entre l’amorce d’ADN et ce qui est lu dans le sens 3’à5’.

5’ 3’

3’ 5’
Brin sens

On parle de brin sens quand il y a réplication dans le même sens que celui de l’ouverture de la fourche de réplication.
Les fragments synthétisés sur le brin anti-sens sont reliés par une ADN-ligase.
Les deux brins sont synthétisés en même temps dans les deux sens.

Origine

Terminaison

L’ADN-gyrase permet de désenrouler au point d’origine et suit le mouvement des fourches. Cette enzyme est inhibée la norobiocine (antibiotique).

d\ Les plasmides.
*Définition : ce sont des molécules d’ADN double brin, circulaire, qui, extrachromosomique, ne constituent pas le génome bactérien. Ils ont une réplication autonome (un pouvoir infectieux), une petite taille et codent pour une information génétique non-indispensable. Ils peuvent infecter des bactéries ou être échangés entre elles.
Ces plasmides ont été découverts en 1952 sur Shigella dysenteriae.
Shigella résistante + E. coli saine à Shigella résistante
à E. coli résistante
à E. coli saine

*Réplication et transfert : elle se fait de façon autonome selon le même processus que celui du nucléoïde. Ils ont la même vitesse de réplication : on peut donc avoir plusieurs plasmides en même temps dans une même cellule. Le transfert des plasmides se fait par conjugaison :

Bactérie donneuse (mâle) Bactérie receveuse (femelle)

C’est un système de réplication-transfert

*Propriétés : les plasmides sont des unités codantes. Ils donnent à la bactérie :
- la possibilité de synthèses spéciales
- une résistance à des antibiotiques : comme des enzymes qui dégradent les antibiotiques (par exemple : la b-lactamase qui résiste aux pénicillines.
- Une pathogénicité. Chez E. coli, il y a synthèse d’entérotoxines qui provoquent des maladies. E. coli peut aussi gagner l’aptitude à se fixer sur une membrane.
- Un pouvoir infectieux
- Le plasmide F donne la possibilité de recombinaison génétique : il code pour la synthèse de pili sexuels pendant la conjugaison.

Ribosomes Capsule

Cytoplasme Chromatophore

Paroi Granule

ADN

Membrane cytoplasmique
Fimbriae Flagelle
Eléments communs Eléments facultatifs

Schéma d’une cellule bactérienne

e\ La paroi.
C’est la plus externe, c’est elle définit la cellule procaryotique. De plus, celle-ci sert à la classification des micro-organismes. Elle représente 20% de la masse sèche. Elle a un rôle majeur dans la résistance à la pression osmotique et aux déformations. Cette coloration (ou non-coloration) est révélatrice d’une différence structurale de la paroi.

Organisation :
La coloration de Gram (en 1844). C’est une étape préliminaire pour la reconnaissance d’une bactérie. Cette coloration est réalisée en présence d’iode, puis on lave à l’alcool : on trouve alors deux cas distincts : - les bactéries sont décolorées : ce sont des gram-
- les bactéries gardent la coloration : ce sont les gram+.
La paroi des gram+ est 1000 fois plus grande que celle des gram-. La paroi des G+ est généralement composée de peptidoglycane et d’acide teïchoïque. Ce dernier représente 50% du poids de la paroi structurée.
La paroi des G- est composée, sur la membrane externe, de lipoprotéines, de LipoPolySaccharides et de trimères : c’est un réseau lâche.

Remarque : Les mycoplasmes ne sont ni l’un ni l’autre : ils n’ont pas de paroi. Les archéons ont une structure un peu différente.

Composition globale :
Dans les parois de G-, on trouve plus d’acides aminés et de lipides.

· Les macromolécules spécifiques :
- L’acide teïchoïque : il est composé, soit de ribitol (CH2OH-(CHOH)3-CH2OH), soit de glycérol. Ils sont substitués avec du glucose et/ou de l’alanine. Cet acide peut avoir un rôle de reconnaissance antigénique (sérotypie). Ces acides sont ancrés, soit dans la membrane, soit dans le peptidoglycane (où ils sont pariétaux). Ils servent aussi à relier la membrane et la paroi. Plus le réseau formé est dense, plus la paroi est rigide.
- Le LPS : chez les G-, il constitue les feuillets externes de la paroi externe de cette bactérie. Ce LPS est composé en trois parties
· le lipide A :

NAG NAG

· Les deux parties composées d’oses :
Antigène 0

Core
Pont diphosphate
P

P

NAG

· Le rôle du LPS : il a le même rôle antigénique que l’acide teïchoïque d’ancrage et de structuration de la membrane externe.

- Les protéines de la membrane externe des G- :
On trouve deux grands types : les lipoprotéines qui sont des polypeptides qui lient la membrane externe au peptidoglycane et les protéines matricielles qui traversent la membrane externe et qui peuvent avoir un rôle dans le transport (porines) ou dans la réception des phages.

- Le peptidoglycane : (mureïne, glycocalix). Il a un haut poids moléculaire et est spécifique aux eubactéries. Il assure un rôle structurant (résistance et pression). Il donne donc la forme cellulaire et empêche la lyse par un milieu hypotonique.

- Les constituants :

· Les osamines : ils sont composés de NAcétylGlucosAmine ou d’Acide NAcétylMuramique : c’est le composant de la paroi bactérienne. UDP-NAG + PEP + NADPH à UDP-NAM + NADP. Cette réaction est inhibée par la phosphonomycine. Chez les archéobactéries, il n’y a pas de muréine mais de la pseudo-muréine (pas de NAM mais du N.AcétylOsaminUronique).
· Les acides aminés :
- La D et L alanine : COOH NH2
CH

CH2

- Le D-Glutamique : COOH NH2
CH

(CH2)2 COOH

- Les acides diaminés :
La L-Lysine Le diaminopymélique (DAP) :
COOH NH2 COOH NH2
CH CH

(CH2)5 (CH2)3
CH
NH2 COOH NH2

- L’architecture :
NAM – NAG – NAM - NAG

L.Ala D.Ala
Pont interpeptidique
D.Glu L.Lys

L.Lys (ou DAP) D.Glu (dans le cas de E. coli)

D.Ala L.Ala

NAM – NAG
Cette chaîne est réticulée grâce au NAM et à son substitue en 3’ : il y a relation avec la L.Ala, la L.Lys ou le DAP, le D.Glu et la D.Ala.
Chez Staphylococcus aureus, on a L.Lys – (Gly)5 – D.Ala : c’est un maillage lâche qui lui donne sa forme sphérique.

A. Teïchoïque
Lipoprotéines Trimères LPS Protéine

Paroi
Couche fine de peptidoglycane sans A. teïchoïque

Membrane plasmique classique avec des glycérophospholipides et des protéines.

Membrane plasmique classique avec des glycérophospholipides et des protéines.

Gram+ Gram-

- La synthèse du peptidoglycane : elle a lieu en trois endroits différents.

Cytoplasme : synthèse de NAM, ajout des acides aminés mais on a deux D.Ala à la fin de la chaîne qui va être greffée sur son transporteur

Inhibition par la phosphonomycine ou inhibition de la fixation de la D.Ala par la cyclosérine.

Membrane plasmique : ici, on greffe le NAG (on obtient dons l’unité de base). Le peptide est associé au bactoprénol (lipide membranaire). L’unité de base subit une élongation (association d’unités) sans réticulation : c’est la transglycosilation qui est inhibée par la vancomycine.

La bacitracine inhibe le retour du lipide bactérien.

La couche de peptidoglycane : il y a réticulation d’une nouvelle chaîne sur le peptidoglycane préexistant, garce à une transpeptidase (transpeptidatisation : sortie de la D.Ala terminale au niveau de la liaison C-N par le NH2 du DAP) (inhibée par les pénicillines).

Remarque : les mycoplasmes sont des parasites intracellulaires, donc dans un milieu isotonique. L’enveloppe comprend la paroi et la membrane.

- Le rôle de la paroi : c’est une barrière (active chez les G- pour les transports). Le peptidoglycane assure la forme cellulaire. La couche la plus externe a des propriétés :
- antigéniques : des particules induisent la production d’anticorps : on obtient donc une définition de sérotypie bactérienne (grâce à l’acide teïchoïque chez g+, au LPS chez les g-.
- de fixation des phages (bactériophages = virus à bactéries). La recombinaison génétique à lieu grâce aux bactériophages. N’importe lequel de ces phages ne peut pas infecter n’importe quelle bactérie. Chez E. coli, le T4 se fixe sur le LPS, le l se fixe sur la protéine qui transporte le maltose. Chez bacillus suptilis, le j29 se fixe sur l’acide teïchoïque.

f\ Flagelles et pili.
* Les flagelles : ils sont facultatifs, de nature protéique (la flagelline), sont des unités sphériques en hélice et sont ancrés dans la membrane plasmique. Ils per(mettent les déplacements microbiens : ils ont donc un rôle de chimiotaxie. Ils ont aussi des propriétés antigéniques : ils permettent de fixer les phages de type PBS1 sur Bacillus suptilis. On trouve différent type d’insertion des flagelles :

Fixation holotriche Fixation péritriche

Le type d’insertion des flagelles peut être utilisé pour des reconnaissances bactériennes.

* Pili (ou fimbriae) : ce sont des éléments facultatifs de la cellule g-, ils sont de nature protéique comme les flagelles, mais en général plus courts. Ils procurent à la bactérie qui les portent, une capacité d’adhérence (souvent associée à la virulence de la bactérie). Ils ont un rôle dans la reconnaissance entre cellules donneuses et receveuses pendant la conjugaison. Ils sont aussi le site de fixation des phages comme le M13.

g\ La capsule.
C’est l’enveloppe supérieure la plus externe, souvent polysaccharidique (composée souvent d’acide hyaluronique). Cette capsule est associée à une virulence comme chez Klebsiella pneumoniae. Cette enveloppe entraîne un phénomène d’adhérence, mais elle masque aussi les sites antigéniques, et augmente la taille apparente de la bactérie pour résister à la phagocytose. Elle permet aussi la résistance à des conditions externes défavorables.

h\ Les endospores.
La sporulation est un phénomène induit par une carence nutritive. La germination nécessite une activation (choc thermique, forte variation de pH). La sporulation est une mise en l’abri du génome (le record de longévité est de 7500 ans) face aux conditions défavorables du milieu (dessiccation : perte d’eau du milieu).
Parfois, la formation des spores est associée à une libération de toxines. Par exemple, Bacillus thuregensis sécrète un cristal particulièrement herbicide.
La structure des spores :

Enveloppe protéique
Cortex
Cytoplasme (riche en Ca2+,…)
Chromosome bactérien

C\ Classification.

La classification est réalisée par des
- Critères morphologiques (structuraux)
- Critères métaboliques (type respiratoire, condition de vie)
- Pili, endospores
C’est une approche phénotypique.

On peut aussi avoir une approche moléculaire pour se baser sur le génotype.
ADN 1

ADN 2

On va chauffer l’ADN pour le dénaturer. Ensuite, on observe si les ADN se recombinent ou non : recombinaison

On a aussi une approche en pourcentage de G-C : ce pourcentage donne la température de dénaturation.

On peut aussi étudier les séquences d’ADN robosomiaux. Ils ont les propriétés d’être indispensables à la vie et de subir des variations pendant l’évolution. Ils permettent d’obtenir une distance génotypique. Exemple :

E. coli (g-) Lemnamajac Bacillus (g+) Méthanosarcina
(eucaryote photosyn.) (archéon)

E. coli 1 0,1 0,2 0,12

Iman89 · 29 جويلية 2011

Les mycetes/ LES VIRUS

Chapitre 3 :

LES MYCETES

I\ Introduction.

A la place de mycètes, on peut entendre parler de mycota ou de fungi. Ces espèces (les mycètes) forment un règne du vivant. Ils sont caractérisés par des formes comme les moisissures, les mycètes à carpophore volumineux (champignons).
On a sur Terre, à peu près 100.000 espèces de mycètes. Une centaine est pathogène pour les hommes et les animaux et un autre millier est pathogène envers les végétaux.
Ces mycètes sont des micro-organismes eucaryotes : leur masse de cytoplasme est pluri ou mono-nucléée. Ce cytoplasme est contenu dans un système de tubes (les hyphes) ramifiés (le mycélium). Les hyphes sont rigidifiés par une paroi.
Dans ce règne, on observe la présence de structures spécialisées, comme le carpophore qui est un objet sexuel.
Les cycles biologiques sont différents selon les espèces de mycètes (haplophasique, diplophasique, haplodiplophasique).
Tailles et formes :
- On trouve des espèces unicellulaires uninucléées, dont le diamètre est compris entre 5 et 10µm, comme saccharomyces cerevisae.
- D’autres espèces sont filamenteuses (mycelliennes).

Hyphe

Hyphes septés

Structure coenocytique

Remarques :
- Les actinomycètes ont la même organisation mais avec les propriétés des procaryotes qu’ils sont.
- Un Armillaria bulbosa s’étendait sur 15ha, pesait 100 tonnes et avait plus de 1500 ans.

- dimorphique : c’est une espèce qui est sous forme filamenteuse à basse température (milieu solide) et sous forme unicellulaire à 37°C en milieu liquide (exemple : Candida albicans).

II\ Reproduction.

A\ Reproduction asexuée.

1\ Bourgeonnement.
C’est le type de reproduction des levures du type de Saccharomyces (sauf pour les pseudo saccharomyces).

2\ Spores et conidiospores.
Ils sont fabriqués par des hyphes spécialisés (les conidies) d’un mycélium aérien. Les conidiospores vont donner la couleur à l’hyphe.

B\ La reproduction sexuée.

On a quatre groupes distincts de reproduction sexuée. La classification est basée sur la structure dicaryote : fusion de deux mycéliums de sexe opposé (hétérothallisme).

+ -

Les mycéliums sont haploïdes et leur fusion donnera donc un individu diploïde.

1\ Les zygomycètes.
Exemple : Rhizopus stolonifère.
La reproduction sexuée a la forme d’un zygosporange. La fécondation est une caryogamie (réunion des deux noyaux sans passage par les gamètes). Cette fécondation est suivie d’une méiose qui permet le passage du zygosporange au sporange.

2\ Les ascomycètes.
On trouve dans ce groupe les levures (exemple : Saccharomyces cerevisae), des champignons (Tuber melanosporum = la truffe) ainsi que de nombreux pathogènes.
Un mycélium dicaryote va être isolé. Il a ensuite caryogamie. Cette dernière va permettre d’arriver à 4 ou 8 spores contenues dans un asque.

3\ Les basidiomycètes.
On trouve dans cette catégorie des champignons classiques (à gros carpophore) comme le cèpe (Boletus edulie).
La basidie est une structure qui est le siège de la caryogamie. Celle-ci provient d’un mycélium dicaryote qui résulte de la fusion hétérothallique de deux mycéliums de sexe opposé.
Remarque : pour en savoir plus, consulter le chapitre 6 du cours de Biologie Végétale.

III\ Mode de vie.

Les mycètes sont des organismes hétérotrophes. Ils se nourrissent par absorption de composés solubles (osmotrophes). Ils sont équipés d’un système digestif extracellulaire : il y a libération d’exo-enzymes (avec la cellulose) : ce sont de remarquables décomposeurs.

Il existe trois principaux modes de vie : les saprophytes, les symbiontes et les parasites.

· Les moisissures sont les premières formes de vie de mycètes apparues. Les mycètes ont une croissance rapide et se multiplient souvent de façon asexuée (surtout chez les saprophytes et les parasites)
· Les levures : elles sont dans les milieux aquatiques.
· Les lychens sont des symbioses à bénéfices réciproques entre un mycète et une algue.
· Les mycorhizes : ce sont des associations de racines de cormophytes et de mycélium.

IV\ Structure.

Les mycètes ont des noyaux individualisés, leur cytoplasme est riche en mitochondries, golgi et réticulum endoplasmique. Leur membrane plasmique contient des stérols (spécifiques aux eucaryotes).

A\ Les lipides membranaires.

Les ergostérols sont des stérols spécifiques des mycètes.

La plupart des antifongiques est dirigée contre la synthèse de ces ergostérols. L’Allylamine empêche la formation de la molécule, l’Immidazole et le Triazole sont dirigés contre une isomérase.

B\ La paroi.

On trouve trois grands types de polymères (planche 15). On ne trouve pas de ponts interpeptidiques comme dans le peptidoglycane des bactéries, mais un réseau de fibrilles.

1\ La chitine.
C’est un polymère de N-AcétylGlucosAmine. C’est aussi un analogue de la cellulose. La chitine n’est pas spécifique des champignons (on la retrouve chez les insectes (les fourmis)). Sa synthèse est inhibée par la Polyoxine.

2\ Le glucane et le manane.
Ce sont des composés avec de longues chaînes en b1-6 (de glucose ?) pour le manane et avec des ramifications en b1-3 pour le glucane.

La chitine, le glucane et le manane sont les trois composés qui assurent la rigidité des parois de mycètes. On note aussi, dans ces parois, la présence de glycoprotéines et de nombreux ponts di-sulfures.

LES VIRUS

I\ Introduction.

A\ Définition.

Ce sont des acides nucléiques infectieux, encapsulés dans une enveloppe protéique. Ils possèdent soit de l’ADN, soit de l’ARN. Ils sont obligatoirement parasites et présentent de nombreux antigènes.

B\ Historique.

Ils ont été découverts par Pasteur.
Iwanowsky, en 1892, met en évidence les différences entre virus et bactéries.
En 1935, Stanley isole et cultive des virus.

C\ Caractéristiques.

· Leur taille maximale est de 50nm.
· Ce sont des agents infectieux destinés à parasiter.
· Ils détournent la machinerie cellulaire à leur profit (ils peuvent parasiter n’importe quel être vivant).
· Un virus possède un seul type d’acide nucléique (ADN ou ARN).
· Il n’y que quelques cas où l’information génétique est portée par l’ARN.

II\ Structure.

L’assemblage d’un acide nucléique et d’une capside protéique forme la nucléocapside. On a parfois l’existence d’une membrane lipidique qui va former l’enveloppe.

A\ L’acide nucléique (ADN ou ARN).

Il est double ou simple brin. L’ADN est souvent sous forme linéaire et est composé de 1000 à 2500 nucléotides. Au maximum, on a 50 gènes.
Le brin sens (+) peut servir d’ARNm alors que le brin anti-sens ne le peut pas.

B\ Les protéines.

On trouve essentiellement des enzymes : la transcriptase inverse dans le cas du VIH, l’ADN-polymérase quand l‘information est sur l’ARN, des lysosomes qui permettent l’hydrolyse du peptidoglycane (chez les bactériophages).

C\ La capside.

On trouve des capsomères et des nucléocapsides.

D\ L’enveloppe.

C’est un élément facultatif résultant du bourgeonnement de la cellule hôte. Elle est très souvent constituée des constituants (« comme c’est logique ») de la cellule infectée et des spicules de la cellule virale.
Les spicules sont des toxines de nature protéiques. On trouve par exemple, l’hématogluttinine et la neuramidase.

E\ La classification.

Elle repose sur la nature de l’ADN ou de l’ARN, du type de symétrie, de la présence ou non de l’enveloppe.

III\ Propriétés.

Les virus sont des parasites obligatoires. De plus, ils ont des propriétés immunologiques grâce à l’enveloppe associée aux spicules et grâce à la capside.
Dans le type Influenza, l’ARN du génome est fragmenté : on obtient donc un génome différent grâce à des mutations, dans ce cas, très faciles.

IV\ Les cycles viraux.

Tous les cycles sont composés de trois étapes successives :
1. Phase de pénétration, de décapsidation et d’absorption
2. Synthèse.
3. Maturation (assemblage de nouveaux virions) et libération.
Quand il y a intégration du génome viral au génome bactérien (à la cellule hôte, en réalité), on assiste à une lysogénie.

A\ Les bactériophages (deux types).

On trouve des phages tempérés qui ont un cycle lysogénique (série l) et des phages virulents qui eux, ont un cycle lytique.

· Le cycle lytique : les phages de type T (planche 18, figure1 à gauche : ils ont une grande spécificité des fonctions pour les interactions. Ils effectuent une reconnaissance grâce à des fibres codales.
- Le lysozyme : c’est une enzyme qui hydrolyse la membrane des G-.
- La gaine virale : par un phénomène d’hydratation, cette gaine se contracte pour injecter le génome viral dans la cellule hôte.
- Le génome, une fois à l’intérieur, se cyclise puis détruit le génome bactérien
- Il y a ensuite transcription de l’ADN phagique et synthèse d’ARNm. Cet ARNm sert à la fabrication d’enzyme de réplication pour des protéines de futures particules phagiques.
- Après la maturation, il y a assemblage des éléments de la queue du phage. Ces nouveaux virus seront relargués dans le milieu grâce au lysozyme.

· Le cycle lysogénique :
- Il a interaction de l’ADN phagique et du génome bactérien. Ce phénomène a lieu, le plus souvent, quand il y complémentarité de séquences entre les deux ADN.
- Il y a alors intégration du génome viral dans le génome bactérien : on obtient un prophage.
- On assiste ensuite à la dissémination du prophage à l’état latent dans les bactéries filles.
- Le passage de l’état latent du prophage à un état actif se fait par une stimulation (ou induction).
Remarque : Le prophage serait à l’origine de Clostridium botalinum.

2\ Les adénovirus.
Ce sont des virus de cellules eucaryotes (planche 18, figure 2).
- L’absorption : elle se fait sur un site de reconnaissance membranaire.
- La pénétration : elle se fait par pinocytose. La particule virale arrive dans le cytoplasme où à lieu la décapsidation (migration de l’ADN du virus vers le noyau).
- Dans le noyau, on a des synthèses précoces : on a des transcriptions et traductions pour des enzymes de réplication et des synthèses d’ARNm pour les synthèses tardives (dans le cytoplasme)
- Les protéines du capside sont synthétisées.
- Les particules virales sont alors maturées.
- On a ensuite la lyse cellulaire et la libération des nouveaux virus.

3\ Les rétrovirus (exemple du VIH).
Ce sont des virus à ARN qui s’attaquent aux eucaryotes. Ils sont basés sur l’existence d’une enzyme : la transcriptase-inverse qui permet la synthèse d’ADN à partir d’ARN (planche 19).
- Il y a plusieurs absorptions par pinocytose
- Décapsidation de l’ARN et synthèse d’ADN dans le cytoplasme grâce à la transcriptase-inverse (présente dans le rétrovirus). On a alors une synthèse d’ADN double brin.

ARN+ ADN- ADN+
- +

Dans le noyau, une enzyme intégrase, va intégrer le génome viral au génome cellulaire. La différence avec le phage l est qu’il y a toujours intégration du génome viral au génome cellulaire. Il y a réplication et transcription d’ADN viral pour fabriquer de l’ARNm et l’ARN de support génétique.
Dans le cytoplasme, il y a synthèse d’intégrases, de transcriptases-inverses… La libération des nouveaux virus se fait par bourgeonnement. Quand il n’y a pas d’activité virale, on dit que le virus est éteint.
Remarque : les virus à oncogènes provoquent des cancers.

Iman89 · 29 جويلية 2011

*bolisme et genetique.

ES.
I\ Introduction.

A\ Historique.

A la fin du 19ème siècle, on savait que la quinine permettait la lutte contre le paludisme.
· En 1909, Paul Ehrlich donna l’idée de «magic bullet » qui permettrait d’atteindre la partie infectante mais pas l’hôte.
· En 1928, Flemming découvre la pénicilline.
· En 1939, R. Dubois trouve l’antibiotique «gramicidine » à partir d’un Bacillus trouvé dans le sol.
· En 1944, Waksman isole, à partir d’un actinomycète, la streptomycine (contre la tuberculose).

B\ Définition.

Un antibiotique, au sens strict, est une substance naturelle produite par un micro-organisme dont l’action est de limiter la croissance (action bactériostatique) ou de tuer (bactéricide).
on a :
· Des antibiotiques d’extraction : ils sont souvent bactériostatiques
· Des antibiotiques de synthèse grâce à l’intervention de l’homme pour leur fabrication.
· Des agents anti-infectieux : ils sont «anti-tout ».

Les antibiotiques sont différents des antiseptiques car ils ont des actions ciblées sur un mécanisme spécifique (métabolisme cellulaire).
Le spectre d’activité : il définit les différents micro-organismes touchés par un antibiotique. Le spectre est lié au mode d’action du mécanisme considéré.

II\ Les familles d’antibiotiques (planche 13).

Les antibiotiques ont des origines variées :
- Bacillus : ce sont des g+, à faible G-C% (à endospores) qui fabriquent des polypeptides.
- Actinomycètes : ils sont à l’origine de 70% des antibiotiques et 60% pour la seule espèce de Streptomyces.
- Céphalosporium : de sont des organismes eucaryotes à l’origine de 10% des antibiotiques.

On a quatre types de spectre :
· anti g+
· anti g-
· antifongiques
· spectre large

III\ Mécanisme et action.

A\ Au niveau du fonctionnement cellulaire.

On a cinq grands types (classés dans l’ordre d’importance croissante) :
- Inhibition de la synthèse des métabolites essentiels.
- Inhibition de la transcription et/ou de la réplication de l’ADN (novobiocine, rifampicine).
- Dénaturation de la membrane plasmique (polypeptides).
- Inhibition des synthèses protéiques (action bactériostatique) (streptomycine).
- Inhibition de la synthèse de la paroi.

B\ Cible moléculaire.

Le mécanisme d’action d’un antibiotique a une cible particulière et précise.
· Les b-lactamines : elles inhibent l’enzyme responsable de la synthèse du peptidoglycane, sur la transpeptidase. Cette enzyme est inhibée par la pénicilline qui se fixe sur le site actif et prend la place du peptidoglycane.
· La streptomycine (aminoside) : cet antibiotique agit la synthèse des protéines. Elle se fixe sur la petite sous-unité du ribosome. Au niveau de la formation du complexe, elle perturbe la fixation de l’ARNm, d’où, des erreurs de lecture.

IV\ Résistances.

La résistance est un mécanisme acquit par une bactérie qui était sensible à un antibiotique et qui y devient résistante. Les principaux mécanismes d’acquisition d’une résistance sont dus à des mutations génétiques ou à l’infection par un plasmide.
Les deux formes de résistance à la streptomycine :
- Il peut y avoir une mutation du gène codant pour la petite sous-unité 30S du ribosome. La streptomycine n’a plus de relation avec cette sous-unité. Si cette dernière reste fonctionnelle, on obtient une forme de résistance.
- Le gène Sp de plasmide qui code pour l’adényl-transférase va greffer un radical adényl sur streptomycine qui devient alors trop grosse pour pouvoir se fixer

La résistance à la pénicilline est souvent due à des processus d’infection. Il y a synthèse, par la bactérie, de b-lactamase (enzyme) qui inactiver la b-lactamine qui devient alors inopérante.
On a alors, trois manifestations possibles :
- Il y a non-reconnaissance de la cible.
- La molécule d’antibiotique voit sa forme être modifiée.
- La cellule perd sa perméabilité pour l’antibiotique (pour les tétracyclines).
Remarque : le gène Tet (sur un plasmide) fait ressortir l’antibiotique.

La résistance grâce aux plasmides est la résistance la plus répandue et la plus facile à répandre. Le plasmide R permet la propagation des épidémies nosocomiales (les infections en milieu hospitalier).

Iman89 · 29 جويلية 2011

Les principaux groupes bacteriens

LES PRINCIPAUX GROUPES BACTERIENS.

Aquificales (Aquifex) :
Gram négatifs, thermophiles extrêmes, anaérobies.
Autotrophes, lithotrophes (source d’énergie : H2 ou soufre)

Thermotogales (Thermotoga) :
Gram -, thermophiles extrêmes à modérés, anaérobies.
Organotrophes (fermentaires), réduisent le soufre (accepteur d’électrons)

Deinococcus et apparentés (Deinococcus et Thermus) :
Deinococcus : gram+ mais paroi de type gram-, aérobie, résistant aux irradiations
Thermus : gram-, thermophile extrême

Bactéries vertes :
Gram négatives :
SULFUREUSES (Chlorobium)
Anaérobies, photo-assimilation du CO2, le soufre est la source d’électrons, sont fixatrices d’azote
NON SULFUREUSES (Chloroflexus)
Aérobies, photoautotrophes ou photohétérotrophes

Cyanobactéries (Anacystis, Anaboena, Nostoc) :
Gram-, aérobies
Photosynthétiques, fixent le CO2 et l’azote

Spirochètes (Borrelia, Treponema) :
Gram-, anaérobies à aérobies
Sont organotrophes, hélicoïdales, mobiles par des flagelles périplasmiques

Bactéroïdes et apparentés :
Gram-, anaérobies, organotrophes

Planctomyces et apparentés :
Gram-, division cellulaire par bourgeonnement
Pas de peptidoglycane, paroi de nature protéique

Chlamydia :
Gram-, parasites intracellulaires obligatoires
Pas de peptidoglycane, feuillet périplasmique de nature protéique

Protéobactéries (Rhizobium, Pseudomonas, Thiobacillus, Neisseria, Haemophilus, Vibrio, Heliobacter …) Gram-, grandes variétés de métabolismes et de physiologies. Rickettsies (a subdivision) :
Parasites intracellulaires obligatoires, paroi a peptidoglycanes
Entérobactéries (x subdivision) ( Escherichia, Salmonella, Shigella, Serratia) :
Anaérobies facultatives, oxydase-moins

Myxobactéries (y subdivision) (Myxococcus) :
Aérobies, mobiles par glissement («gliding »)
Cycle de développement complexe (bactéries à fructifications)

Gram+ à faible pourcentage en GC (Bacillus, Clostridium, Streptococcus, Staphylococcus, Listeria, Lactobacillus…)
Anaérobies à aérobies, grande diversité de métabolismes et de physiologies
Certains genres sont endosporulants (Bacillus, Clostridium)

Actinomycétales (Bifidobactrium, Micrococcus, Mycobacterium, Corynebacterium, Frankia, Nocardia, Micromonospora, Streptomyces, Streptoverticillium…)
Gram+, fort pourcentage en GC
Anaérobies à aérobies, bâtonnets irréguliers à branchés, les formes les plus évoluées présentent un cycle de développement complexe et une morphologie en mycélium

Mycoplasmes :
Gram+
Parasites intracellulaires obligatoires des animaux et végétaux, pas de paroi.

منقول للأمانة

جزائرية كوول · 29 جويلية 2011

شكرا ليك بزاااف ايمانو راكي متهلية في البيو لوجيين

شكراااااااااااااااااااااا

ملتقى طلبة البيولوجيا...كل مايخص تخصص البيولوجيا

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