Biologie · Chapitre 6 · Fiche 2/7

Classer le vivant : domaines, règnes, arbres de parenté et clés d'identification

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Il existe des millions d'espèces vivantes. Les classer, c'est les ranger dans un système qui reflète leur parenté : qui descend de qui. Toute la biologie moderne repose sur une idée simple et vertigineuse : tous les êtres vivants descendent d'un ancêtre commun unique. Cette fiche t'apprend à situer un organisme dans l'arbre du vivant (les domaines et les règnes), puis à lire un arbre de parenté et à identifier une espèce avec une clé. Trois compétences que le concours teste directement.

1LUCA et l'arbre du vivant : un ancêtre commun, trois domaines

Prends toutes les espèces vivantes et remonte leur histoire dans le temps : les branches se rejoignent, encore et encore, jusqu'à un point unique. Ce point, c'est LUCA.

Définition1.1LUCA — l'ancêtre commun universel

LUCA (Last Universal Common Ancestor, « dernier ancêtre commun universel ») est la population de cellules dont descendent tous les êtres vivants actuels, apparue il y a plus de $3{,}5$ milliards d'années. Tout organisme vivant aujourd'hui — de la bactérie au séquoia, du champignon à l'être humain — est une branche du même arbre partant de LUCA.

De LUCA partent trois grandes branches, appelées les trois domaines du vivant. Deux de ces branches regroupent des procaryotes (cellules sans noyau), la troisième les eucaryotes (cellules à noyau).

Définition1.2Procaryote / Eucaryote

Procaryote (du grec pro, « avant », et karuon, « noyau ») : cellule sans noyau. Son ADN baigne librement dans le cytoplasme. Ce sont des organismes unicellulaires.
Eucaryote (du grec eu, « vrai », et karuon, « noyau ») : cellule à vrai noyau, plus complexe, dotée d'organites. L'organisme peut être unicellulaire ou pluricellulaire.

L'arbre du vivant, version épurée : à la racine, LUCA ; puis les trois domaines. La branche des Bactéries s'est séparée en premier ; Archées et Eucaryotes partagent un ancêtre commun plus récent.

RemarqueQui est le « cousin » de qui ?

L'analyse du patrimoine génétique montre que la branche des Bactéries est plus ancienne que celle des Archées. Autrement dit, malgré leur ressemblance (deux procaryotes), les Archées sont génétiquement plus proches des Eucaryotes que des Bactéries. Se ressembler n'est pas être apparenté : c'est tout l'objet de cette fiche.

Deux critères pour classer, cinq règnes pour ranger

Chaque domaine se subdivise en règnes. Historiquement, on retient cinq règnes, définis par le croisement de deux critères simples et observables.

Formule1.1Les deux critères de classification

\boxed{\ \text{Structure cellulaire}\ } \qquad+\qquad \boxed{\ \text{Mode de nutrition}\ }

où :

Structure cellulaire : la cellule a-t-elle un noyau (eucaryote) ou non (procaryote) ? L'organisme est-il unicellulaire (une seule cellule) ou pluricellulaire (beaucoup de cellules) ?
Mode de nutrition : l'organisme fabrique-t-il lui-même sa matière organique (autotrophe) ou doit-il la prélever sur d'autres (hétérotrophe) ?

Domaine	Règne	Cellularité	Nutrition & exemples
Procaryotes	Bactéries	Unicellulaire	Auto- ou hétérotrophe. Les plus répandues et diversifiées (cocci, bacilles ; E. coli).
Procaryotes	Archées	Unicellulaire	Milieux extrêmes (chaleur, acidité, sel, absence d'O₂ ; halophiles, méthanogènes).
Eucaryotes	Protistes	Unicellulaire (qq. pluri.)	Auto-, hétéro- ou mixotrophe (amibe, paramécie, diatomée, algue verte).
Eucaryotes	Eumycètes	Pluricellulaire (levures uni.)	Hétérotrophe par absorption : décomposeurs (moisissure, champignon à chapeau).
Eucaryotes	Végétaux	Pluricellulaire	Autotrophe (photosynthèse) : mousse, fougère, conifère, plante à fleur.
Eucaryotes	Animaux	Pluricellulaire	Hétérotrophe par ingestion : méduse, coccinelle, koala, être humain.

Le tableau croisé des cinq règnes. Deux critères en tête (cellularité, nutrition) suffisent à situer n'importe quel organisme.

RemarqueDes frontières « discutées »

Ce découpage en cinq règnes est pratique mais imparfait : les frontières entre règnes demeurent en partie arbitraires et discutées (la classification moderne, fondée sur l'ADN, en propose d'autres). Retiens-le comme une grille de lecture, pas comme une vérité gravée dans le marbre. Sous chaque règne, la classification continue en cascade : embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce.

Formule1.2La hiérarchie de classification (du plus large au plus fin)

\text{Domaine} \supset \text{Règne} \supset \text{Embranchement} \supset \text{Classe} \supset \text{Ordre} \supset \text{Famille} \supset \text{Genre} \supset \text{Espèce}

où :

Chaque niveau est emboîté dans le précédent : une espèce appartient à un genre, ce genre à une famille, etc.
Plus on descend, plus les organismes d'un même groupe se ressemblent et sont proches parents : des espèces d'un même genre sont très voisines ; des genres d'une même famille un peu moins, et ainsi de suite.
Mnémo : Des Rois En Calèche Ont Fait Grève Ensemble.

2Le domaine des procaryotes : Bactéries et Archées

Les procaryotes sont les cellules sans noyau. Ne les crois surtout pas « primitives » : ce sont les organismes les plus anciens, les plus nombreux et les plus polyvalents de la planète.

AttentionProcaryote $\neq$ primitif $\neq$ simple

« Procaryote » décrit seulement l'absence de noyau. Cela ne veut pas dire « ancien », « simple » ou « inférieur ». Les bactéries évoluent depuis plus de $3{,}5$ milliards d'années, colonisent absolument tous les milieux (sol, océans, ton intestin, les sources bouillantes…) et maîtrisent des chimies que nulle cellule eucaryote ne sait faire. Elles sont ultra-adaptées, pas arriérées.

Règne des Bactéries

Propriété2.1Carte d'identité de la bactérie

Les bactéries sont les organismes les plus répandus et les plus diversifiés. Ce sont des procaryotes unicellulaires, premiers êtres vivants apparus sur Terre.

Pas de noyau $\Rightarrow$ pas de mitose, pas de méiose. Elles se divisent par scissiparité.
Pas de mitochondrie : la respiration se fait directement au niveau de la membrane plasmique.
Seul organite présent : le ribosome (usine à protéines).

Définition2.1Scissiparité (fission binaire)

Mode de reproduction asexuée des bactéries : la cellule copie son ADN puis se coupe en deux cellules filles identiques. Pas de brassage génétique, mais une multiplication très rapide (une bactérie toutes les 20 minutes dans de bonnes conditions).

Bactérie schématique (ici un bacille). Repère : un seul organite, le ribosome ; l'ADN n'est pas enfermé dans un noyau.

On classe souvent les bactéries d'abord par leur forme, visible au microscope :

Définition2.2Le cas particulier : Mycoplasma

La plupart des bactéries possèdent une paroi rigide (autour de la membrane). Mycoplasma est l'exception : c'est une bactérie sans paroi, l'une des plus petites cellules connues (environ $0.3\,\mathrm{\mu m}$ ).

ExemplePourquoi Mycoplasma résiste à la pénicilline

La pénicilline (et toute la famille des $\beta$ -lactamines) tue les bactéries en bloquant la fabrication de leur paroi. Or Mycoplasma n'a pas de paroi : il n'y a rien à bloquer. Ces bactéries (ex. Mycoplasma pneumoniae, responsable de pneumonies) sont donc naturellement résistantes à ces antibiotiques. Un médecin traitera alors avec une autre classe (macrolides, qui visent le ribosome). Comprendre la structure, c'est comprendre le traitement.

RemarqueCibler le ribosome sans toucher le patient

Le ribosome bactérien (dit 70S) est différent du ribosome humain (80S). De nombreux antibiotiques (macrolides, aminosides, tétracyclines) exploitent cette différence : ils bloquent le ribosome bactérien en épargnant celui de nos cellules. C'est le principe de la toxicité sélective.

Règne des Archées (archéobactéries)

Propriété2.2Les Archées, championnes des milieux extrêmes

Les Archées sont des procaryotes unicellulaires qui prospèrent là où presque rien ne survit. On les regroupe classiquement en trois types selon le milieu extrême colonisé.

Type d'Archée	Milieu & particularité
Thermo-acidophiles	Sources chaudes sulfureuses très acides, au fond des océans. Milieu à $75\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : elles meurent de froid en dessous de $55\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .
Méthanogènes	Anaérobies strictes (ne survivent qu'en absence totale d'O₂) : fonds marins, marécages, intestin des herbivores. Fabriquent du méthane ( $\ce{CH4}$ ) à partir du $\ce{CO2}$ .
Halophiles strictes	Salinité extrême uniquement : marais salants, mer Morte.

ExempleLe méthane des vaches, c'est de l'archéobiologie

Dans le rumen (estomac) d'une vache règne l'absence d'oxygène. Des Archées méthanogènes y transforment le $\ce{CO2}$ en $\ce{CH4}$ : c'est ce méthane que l'animal rejette. Retiens la logique : anaérobie stricte = l'oxygène est un poison pour elle, exactement l'inverse de nous.

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3. Le domaine des eucaryotes : Protistes, Eumycètes, Végétaux, Animaux
4. Lire un arbre phylogénétique
5. Identifier une espèce : la clé dichotomique

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