Vivant... ou pas ? Quelques études de cas

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Bactéries

Caractéristiques

bactérie

Les bactéries sont des cellules dites "procaryotes", par opposition aux "eucaryotes" (comme nos propres cellules par exemple). L'appellation pocaryote vient du grec pro : "avant" et karuon : "noyau", ce qui signifie littérallement "avant le noyau". Il désigne les cellules dont l'ADN n'est pas enfermé dans un noyau et qui n'ont pas de compartiments cellulaires.  Lorsque l'on parle de procaryote, on parle des Bactéries et des Archéobactéries. Ces dernières ne sont pas pathogènes et sont souvent extrêmophiles (vivent dans des milieux extrèmes). Les eucaryotes (eu : "vrai") sont quant à eux les organismes dont les cellules ont un noyau et un plus haut niveau de complexité (champigons, animaux, végétaux...).
Cellule-type Procaryote - Dessin de Chantal Proux
Cellule-type Procaryote
dessin de Chantal Proux
Cellule-type Eucaryote (Végétale) - Dessin de Chantal Proux
Cellule-type Eucaryote (Végétale)
dessin de Chantal Proux
Les procaryotes sont microscopiques (entre 1 et 5 µm de diamètre) , mais leur nombre compense largement leur petite taille.
 
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Le saviez-vous ?
"Le nombre [de bactéries] contenues dans une seule poignée de sol fertile dépasse le nombre d'humains qui ont vus le jour depuis le début de l'humanité" (Biologie, N. Campbell).
 
Une telle profusion vient de la grande capacité d'adaptation des procaryotes. Ils sont partout, ou presque ! Ils peuvent survivre dans des milieux souvent bien trop froids, trop chauds, trop salés, trop acides pour les autres organismes. Les bactéries sont regroupées dans un même grand groupe, mais il faut garder à l'esprit qu'elles sont très différentes dans leur mode de vie, leur forme, et leur génétique, tout comme notre ADN est différent de celui de la girafe ou de la fougère. Les bactéries sont toutes unicellulaires (cellules uniques) mais peuvent vivre solitaires ou en colonies.
Une définition très simple pour déterminer si un individu est vivant ou non, consiste à voir s'il est composé de cellules. La bactérie étant une cellule, elle est donc considérée comme vivante ! Mais si nous comprenons bien l'idée de mouvement, d'alimentation, de reproduction chez un chien ou un chat, quelle analogie peut-on faire avec la cellule ? Pour bien comprendre, comparons notre définition du vivant aux caractéristiques de la bactérie.
 
La bactérie a-t-elle un patrimoine génétique ? oui. Comme nous l'avons vu en introduction , les bactéries possèdent un chromosome unique et en général circulaire. Parfois, elles ont aussi ce que l'on appelle des plasmides : ce sont de petites molécules d'ADN circulaire qui se répliquent de manière autonome. Un plasmide est en quelque sorte un "porteur de bonus" pour la bactérie (résistance à un antibiotique, meilleure capacité d'infection...). Le plasmide n'est pas vital, mais souvent avantageux !
La bactérie se développe-t-elle ? oui et non. Il n'existe pas d'embryon de bactérie ou de bébé bactérie. Pour cause, c'est une cellule unique ! En revanche, une bactérie peut passer par des stades différents : reproductif, végétatif, de résistance... et elle finit par mourir, même si les conditions de vie sont bonnes.
La bactérie a-t-elle un métabolisme ? oui. Une cellule se nourrit et produit des déchets ! Elle est capable d'utiliser de l'énergie pour produire les molécules carbonnées qui la composent. Certaines bactéries utilisent l'énergie lumineuse comme les plantes, d'autres absorbent des composés organiques... Des bactéries utilisent de l'oxygène ou en produisent, certaines peuvent aussi se développer par fermentation quand il n'y en a pas (et il existe aussi des bactéries qui s'intoxiquent avec l'oxygène !).
La bactérie se reproduit-elle ? oui. Oh oui ! C'est même leur capacité à se reproduire très rapidemment qui assure en grande partie leur succès. Dans la majorité des cas, elles se reproduisent par scissiparité : une cellule se divise en deux pour former deux cellules, chacune se divisant à son tour pour donner quatres cellules... Certaines bactéries peuvent se diviser toutes les 20 minutes !
 
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Le saviez-vous ?
"Si la reproduction se poursuivait à cette vitesse sans rencontrer d'obstacles, une cellule unique pourrait engendrer, en trois jours seulement, une colonie dont la masse dépasserait celle de la Terre !" (Biologie, N.Campbell)
 
Heureusement, dans la nature, les ressources finissent par s'épuiser, la colonie s'intoxique dans ses propres déchets, subit de la concurrence ou se fait éliminer...
La bactérie s'adapte-t-elle en réponse a des stimulis ? oui. Cette capacité d'adaptation rapide est une des causes principales de l'abondance et de la diversité des bactéries. Là aussi, cela varie selon les souches, mais certaines bactéries peuvent réagir à des changements de lumière, de concentrations chimiques dans le milieu... Lorsque les conditions sont difficiles, elles peuvent produire des formes de résistance (endospores) qui survivent au chaud, au froid, à l'acidité...pendant des siècles ! Le génome mute assez facilement, et étant donné que la bactérie se reproduit vite, les mutations qui confèrent un avantage se répandent rapidement.
La bactérie se déplace-t-elle ? oui.   Attention, rappelez-vous que le déplacement n'est pas un critère très fiable pour le vivant ! Les végétaux ne se déplacent pas, ils sont pourtant bien vivants ! En revanche, une chose qui se déplace spontanément à de grandes chances d'être vivante. Et effectivement, la plupart des bactéries se déplacent, par battements de cils ou des flagelles, ou encore en glissant comme des limaces ( c'est le mouvement amiboïde : des déformations de la cellule qui se traduisent par un déplacement).

Verdict

OUI :
Les bactéries sont des cellules, isolées ou en colonie, qui exécutent à elles seules toutes les fonctions vitales. Elles sont vivantes et font partie des procaryotes (pas de noyau ni de compartiments cellulaires).

Virus

Caractéristiques

Virus

Les virus sont très petits, bien plus petits qu'une cellule. Certains ne font que 20nm de diamètre seulement (un  million de fois plus petit qu'un millimètre) ! C'est à dire que des millions de virus pourraient facilement tenir sur une tête d'épingle...
capsides de mosaique du tabac : le virus a une forme allongée en battonetNous abordons avec les virus un sujet sensible : en effet, les scientifiques ne sont pas tous d'accord sur l'appartenance du virus dans le monde du vivant ou non. Pour comprendre d'ou vient cette ambiguité, nous allons comparer les caractéristiques du virus à la définition du vivant telle que présentée dans l'article précédent.
Le virus a-t-il un patrimoine génétique ? oui. Le virus possède une information génétique, sous forme d'ARN (simple ou double brin) ou d'ADN (simple ou double brin). Ce génome renferme les informations nécéssaires pour créer de nouveaux virus. Les plus petits virus ont quatres gènes, les plus gros en ont plusieurs centaines.
Le virus se développe-t-il ? non. Le virus ne passe pas par des stades de maturation. Il ne grandit pas, n'évolue pas.
Le virus a-t-il un métabolisme ? non. Le virus ne s'alimente pas, n'utilise pas d'éléments extérieurs pour croître et ne produit pas de déchets.
Le virus s'adapte-t-il en réponse a des stimulis ? oui et non. Il ne réagit pas à la lumière, à des concentrations chimiques différentes, etc. En revanche, les virus peuvent évoluer ou s'adapter pour dépasser les défenses naturelles de l'hôte (c'est le cas par exemple pour le virus de la grippe).
Le virus se reproduit-il ? oui et non. Le virus se multiplie, mais pas de facon autonome : ils ne peuvent se multiplier qu'à l'intérieur d'une cellule hôte. Ils possèdent en effet un génome, mais aucun outil pour l'utiliser (pas d'enzymes, ribosomes, etc.) : en parasitant une cellule, ils peuvent ainsi détourner et utiliser la machinerie cellulaire. Mais un virus isolé reste inerte (il ne se reproduit pas, mais ne fait rien d'autre non plus).
Schéma d'organisation du virus : la capside peut être nue, ou enveloppée (cf grippe)
Schéma d'organisation du virus :
la capside peut être nue, ou enveloppée (cf grippe)
Phage (infecte les bactérie). La tête qui renferme l'ADN est de forme cubique, est posée sur un long axe. A la base, des segments d'accroche ressemblent à des petites pattes.
Phage (infecte les bactérie)
Une autre caractéristique intéressante est que certains virus peuvent cristalliser, en raison de leur structure chimique particulière. Or il n'existe pas de cellules capables de s'assembler en cristaux réguliers ! Les plus puristes considèrent que les individus vivants sont au moins constitués d'une cellule. Or, un virus a une structure radicalement différente d'une cellule. Pour eux, les virus ne sont que des gènes enveloppés dans une capsule, qui vont d'une cellule à l'autre.
Le virus est-il un assemblage extrèmement complexe de molécules... ou une forme de vie extrèmement simple ? Le fait qu'ils possèdent un génome, écrit dans un code universel commun à tous les êtres vivants, nous fait réfléchir sur une parenté entre les virus et le monde vivant. L'apparition et l'évolution des virus est aussi un sujet largement débattu.
 
Adénovirus : la capside est polyédrique
Adénovirus : capside polyédrique

Verdict

OUI et  NON :
Pour l'instant, les virus sont considérés comme non vivants. On les défini plutot comme des "particules infectieuses constituées d'acide nucléique enfermé dans une coque de protéines et, dans certains cas, dans une membrane." (Biologie, Neil Campbell).

Eponges

Caractéristiques

Eponge

Nous ne parlons pas ici des éponges "synthétiques" que l'on retrouve au bord des éviers, mais bien des éponges que l'on observe dans les fonds marins, et qui sont parfois commercialisées sous le nom d'éponges naturelles. D'une apparence poreuse, elles ont alors plus ou moins la forme d'une boule un peu rèche.
Schéma d'une éponge calcaire. Regroupées en petits amas, elles ressemblent à de petites cheminées cilindriques.
Lorsqu'on les observe de plus près, et surtout dans leur état naturel, on constate que les éponges sont des individus constitués de deux couches cellulaires seulement (une interne et une externe), séparées par une sorte de gelée apelée mésoglée. Les éponges font ainsi partie des Métazoaires, car elles sont composées de plusieurs cellules (meta 'après' -dans le sens "supérieur"- et zoon 'animal'). Mais ce sont des organismes très primitifs, qui ne possèdent pas d'organe, pas de bouche, pas de système nerveux... d'ailleurs les cellules qui composent les éponges ne sont pas définitivement différenciées. Il s'agit plus d'une colonie de cellules hautement organisée que d'un réel organisme pluricellulaire. Si vous passez une éponge au mixer, chaque cellule est potentiellement capable de redonner une éponge entière à nouveau...!
Quant à savoir le règne auxquel appartiennent les éponges, il peut vous sembler évident qu'elles se rattachent aux végétaux. Eh bien non ! Bien qu'immobiles et d'apparence très simple, les éponges font partie du règne animal, car elles se nourissent de particules ou débris organiques en suspension dans l'eau.
Les cellules de la couche interne possèdent des flagelles, qui créent un courant d'eau et permettent à l'éponge de s'alimenter.  Ce que l'on retrouve lorsqu'on achète une éponge, c'est en réalité son squelette, formé de spicules : ce sont des sortes de petites aiguilles, à base de calcaire ou de silice, présentes dans la mésoglée.
Schéma avec détail de l'anatomie d'une éponde
Anatomie d'une éponge
1. Pore inhalent (entrée d'eau) / 2. Choanocyte (face interne)
3. Pinacocyte (face externe) / 4. Spicule / 5. Amoebocyte

Verdict

OUI :
Les éponges sont constituées de cellules : ce sont des êtres vivants. Elles font partie du règne animal et de l'embranchement des Porifères (ou Spongiaires).

Corail

Caractéristiques

Corail

Comme pour les éponges, ce que l'on observe dans les musées ou ce qui sert à faire des bijoux est en fait le squelette du corail. Sa structure assez dure et compacte, souvent colorée, fait que l'on peut le confondre avec une pierre particulière, ou à la rigeur le prendre pour une algue fossilisée. Mais il n'en est rien ! Le corail appartient en réalité au règne animal. En effet, la plupart se nourissent de particules alimentaires en suspension dans l'eau. Certains coraux font en revanche des symbioses avec des algues microscopiques : les algues profitent d'une maison solide et donc d'une protection, et comme elle font partie des végétaux elles peuvent faire de la photosynthèse. Les produits sucrés qu'elles fabriquent ainsi servent en retour à nourrir le corail. Ces coraux là doivent donc vivre dans des eaux très claires et proche de la  surface, pour avoir un maximum de lumière !
 
Corail rouge avec polypes
Les petits polypes (en blanc) forment une colonie, et chacun sécrète un squelette à base de calcaire.
A la mort du corail, on ne récupère que le squellette.
{1} Photo Wikipedia
{2} Photo de Francis Le Guen
 
Ce que l'on prend pour un seul animal est en fait une colonie de plusieurs individus nommés polypes (qui est une forme fixée) qui sécrètent un squelette externe (exosquelette) avec les minéraux trouvés dans la mer. Les individus peuvent se diviser en se coupant en deux -lorsque la division n'est pas totale, on obtient des coraux en forme de boule - mais les nouveaux polypes peuvent aussi se former en bourgeonnant au pied des anciens. On obtient alors plutot des coraux "buissonnants".
 
Certains coraux forment ce que l'on apelle les récifs coralliens, constitués des squelettes de coraux morts. Ces récifs sont de très bons refuges pour de nombreux poissons. Mais contrairement à ce que l'on croit, les coraux ne sont pas tous durs, et ne vivent pas tous dans les mers chaudes et lumineuses. Certains peuvent vivre dans des eaux froides, et certains peuvent même craindre la lumière et vivre dans des grottes sombres. Mais les coraux qui forment les récifs dans les eaux chaudes sont très sensibles, et c'est pour ca qu'on en parle beaucoup : l'eau doit être à une bonne temprétaure, pas trop acide pour permettre la formation des squelettes calcaires, et elle doit rester claire. Mais surtout, ces coraux ne peuvent vivre qu'à une certaine profondeur : avec la montée des eaux, les coraux se trouvent de plus en plus loin de la surface, les algues photosynthétiques n'arrivent plus à capter suffisamment de lumière et les coraux finissent par mourir... La pollution, la pêche intensive et le tourisme n'améliorent pas les choses non plus.
 
Photo d'un récif coralien. Le récif est installé en eau peu profonde, il y a une grande diversité de formes et decouleurs dans les colonies de coraux. Le récif abrite une grande diversité de poissons.
Récif corallien

Verdict

OUI :
Le corail est un organisme composé de cellules : il est vivant. Il fait partie du règne animal, et appartient à l'embranchement des cnidaires (comme les méduses).

Lichens

Caractéristiques

Lichen

Vous êtes surement souvent passé devant du lichen sans y prêter vraiment attention. Tâches colorées sur les rochers, boules verdâtres accrochées aux arbres... Savez-vous réellement de quoi se compose le lichen ?
Sous le nom lichen se cache un cas particulièrement intéressant de symbiose entre deux organismes : une algue verte (ou une cyanobactérie) et un champigon. Ce que l'on croit être un individu unique est en fait une association étroite entre deux espèces. Une algue sur un caillou en plein air ? Parfaitement ! Ce qui rend le lichen si intéressant, c'est que cette association lui permet de croître sur des milieux très pauvres. L'algue, vous le savez, à besoin de minéraux, d'eau, de lumière et de soleil pour vivre et se développer, car c'est un individu photosynthétique (il s'agit parfois de cyanobactéries, qui sont également photosynthétiques).  Le champignon en revanche ne peut pas fabriquer sa nourriture lui même, il doit absorber de la matière organique : il est hétérotrophe, comme nous.
Quel est l'intérêt de cette collaboration ? Le champignon, qui forme l'enveloppe externe, fournit un habitat stable à l'algue (évite la déshydratation notamment). En retour, l'algue produit des molécules carbonnées à l'aide de l'énergie lumineuse et fournit ainsi la matière organique nécessaire à la survie du champignon. Dans cette relation, chacun fait ce qu'il sait faire de mieux et l'entraide est très efficace. Généralement du règne des  ascomycètes, le partenaire champignon forme près de 90% de la masse.
 
Anatomie d'un Lichen composé d'une Algue et d'un Ascomycète (MEB, cliché artificiellement coloré). Biologie, N.Campbell
Anatomie d'un Lichen composé d'une Algue et d'un Ascomycète
(MEB, cliché artificiellement coloré) Biologie, N.Campbell
 
Le champignon et l'algue sont tous les deux composés de cellules, ils forment donc un complexe vivant. Le plus intéressant, c'est qu'ici 1+1 ne donne pas simplement 2 : l'association des deux partenaires donne au final plus de compétences que leur simple addition, car l'on trouve des propriétés au lichen qui n'existent ni chez l'algue ni chez le champignon:
- la reviviscence : c'est la possibilité de survivre à des longues périodes sèches, et de se réhydrater très rapidement.
- un pouvoir lithogène : c'est la capacité de s'installer sur des substrats très pauvres. L'algue seule ou le champignon seul ne pourraient s'y installer.
- la résistance à des températures extrèmes : même à -40°C, l'algue continue de faire de la photosynthèse.
- l'originalité du métabolisme : des substances qui n'existent que dans le lichen sont crées (les acides lichéniques)
 
?Le lichen peut-il se reproduire ? Oui, et la dissémination est toujours organisée de manière à ce que la symbiose perdure. Il existe différentes modalités de reproduction : les plus simples sont lorsque des fragments de lichen se détachent, emportant un bout de l'algue et du champignon (Sorédies). Il peut aussi bourgeonner, créer des spores... Mais il y a toujours un bout du partenaire champignon et un bout du partenaire algue qui se détachent ensemble pour donner un nouveau lichen ; l'un sans l'autre auraient de grandes difficultés à survivre !

Verdict

OUI :
Le lichen, formé de deux organismes vivants, est considéré comme un système vivant. Le partenaire fongique (champignon) fait partie des mycètes - en général des ascomycètes. Quant au partenaire photosynthétique, il peut s'agir d'une algue verte ou d'une cyanobactérie, cette dernière appartenant aux procaryotes.

Moissures

Caractéristiques

Moisissure

Vous avez laissé trainer un morceau de pain qui s'est couvert de tâches sombres, oublié une mandarine dans un coin, qui finie recouverte d'une mousse blanche, des tâches grises apparaissent sur le mur de la salle de bain... Ces phénomènes sont courants et la cause est attribuée aux moisissures. Mais qu'est-ce qu'une moisissure ? Un phénomène chimique de dégradation et de nécrose ? Ou est-ce la cause d'un organisme vivant ? Aussi étonant que cela puisse vous paraître, les moisissures sont bien des organismes vivants, qui appartiennent aux champignons. 
Schéma de la structure d'un champignon. Les hyphes forment un réseau dense dans le sol et peuvent s'assembler pour ériger un carpophore, le pied de champignon que l'on voit à l'oeil nu.
Mais quel rapport entre les tâches sur le pain, et les beaux champigons ramassés en forêt ? Il s'agit en réalité d'une petite confusion populaire. Le nom scientifique des champignons est "mycètes" ; ce sont des organismes constitués de plusieurs cellules (sauf les levures, qui sont unicellulaires). Les cellules forment des hyphes, qui sont de minuscules filaments. Ceux-ci croissent et se répandent dans le sol ou sur d'autres supports, comme le morceau de pain, des fruits, des arbres morts ou même la peinture; en fait sur presque tout substrat contenant du carbone...tout dépend des espèces. Ce que l'on apelle communément champignon n'est qu'une partie du mycète, produite occasionellement pour la reproduction et la dissémination des spores. Seuls certains mycètes forment ces structures sexuelles imposantes, les carpophores.
Moisissure du pénicilium sur une orange.
Les moisissures peuvent se disséminer de manière asexuée, ce qui permet de recouvrir rapidement un aliment. Les myceliums fabriquent alors des spores. La structure et le mode de dissémination des spores dépend du type de moisisure.
 
 
A gauche, la photo montre le Penicillium, une moisissure vivant souvent en décomposant les aliments. Les petites cellules sphériques sur le cliché du microspcope montrent des spores, qui servent à la reproduction asexuée. (Biologie, N.CAmpbell)
      Cycle de reproduction asexué de Rhizopus. Les spores germent, créent un mycelium. Parfois, des structures noires se forment et créent de nouvelles spores avant de les disséminer.Moisissure de Rhizopus sur le pain.
 A droite, nous voyons Rhizopus, la moisissure chevelue. Les hyphes poussent horizontalement et s'étendent sur l'aliment, en le pénétrant pour l'absorber. Pour la reproduction asexuée, des structures noires bulbeuses se forment : elles portent les spores, qui se dissémineront pour former de nouveaux mycéliums.
(Biologie, N.CAmpbell)

Verdict

OUI :
Les moisissures sont des mycètes ("champignons"), mais ce terme regroupe en réalité plusieurs espèces différentes. Elles sont formées de cellules, assemblées en hyphes et sont donc bien vivantes. Les moisissures décomposent le substrat, et se reproduisent de manière sexuée ou asexuée selon les conditions de vie. 
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