Endosymbiose

Définition

Une endosymbiose est une théorie postulant que les plastes et les mitochondries des cellules eucaryotes dérivent de bactéries endosymbiotiques. L'endosymbiose se dit d'une symbiose dont un des partenaires, un endosymbionte, vit à l'intérieur des tissus ou des cellules de l'autre. Il s'agit de la symbiogenèse. Un exemple bien connu concerne les cnidaires (anémones de mer, coraux, etc.) qui contiennent des zooxanthelles (dinoflagellés) dans leurs tissus. Elle est le contraire d'une ectosymbiose.

Processus d'endosymbiose :

L'endosymbiose est un processus qui aboutit une cellule vivant à l'intérieur d'une autre cellule avec un bénéfice mutuel.

Explications

L'endosymbiose est une force primaire dans l'évolution des cellules eucaryotes. Des études récentes sur l'évolution des algues ont montré que l'endosymbiose s'est produite à plusieurs reprises et a donné une variété de cellules eucaryotes. Malgré l'importance de ce phénomène, cependant, les mécanismes moléculaires pour l'induction de l'endosymbiose entre différents protistes ne sont pas bien connus.

L'endosymbiose a eu un impact profond sur l'évolution et la diversification des eucaryotes. Les mitochondries et les plastes, les organites générateurs d'énergie des eucaryotes modernes, ont évolué à partir de procaryotes libres qui ont été absorbés par des hôtes eucaryotes et transformés en compartiments subcellulaires permanents. Dans les cellules "modernes", ces organites fonctionnent désormais comme des sites de respiration et de photosynthèse oxygénée, respectivement. Contrairement à l'origine endosymbiotique des mitochondries, qui semble avoir eu lieu chez l'ancêtre commun de tous les eucaryotes connus, l'endosymbiose qui a donné naissance aux plastes s'est produite après que les divergences les plus profondes dans l'évolution eucaryote aient eu lieu. Cet événement pivot a ouvert la voie à l'évolution d'un large éventail de lignées d'algues et à la propagation de plastes entre des groupes d'eucaryotes non apparentés par endosymbiose secondaire (c'est-à-dire eucaryote-eucaryote).

La possibilité d'endosymbiose avec les coraux, ainsi que son système photosynthétique hautement efficace et photoprotecteur, démontre des similitudes et des différences avec les dinoflagellés qui peuvent être révélatrices d'une évolution vers le parasitisme.

Endosymbioses primaire et secondaire

L'endosymbiose primaire implique l'engloutissement d'une bactérie par un autre organisme vivant librement. L'endosymbiose secondaire survient lorsque le produit de l'endosymbiose primaire est lui-même englouti et retenu par un autre eucaryote vivant librement. L'endosymbiose secondaire s'est produite plusieurs fois et a donné naissance à des groupes extrêmement divers d'algues et d'autres eucaryotes. Certains organismes peuvent tirer avantage opportunément d'un processus similaire, où ils engloutissent une algue et utilisent les produits de sa photosynthèse, mais une fois que l'objet de proie meurt (ou est perdu) l'hôte retourne à un état de vie libre. Les endosymbiontes secondaires deviennent dépendants de leurs organites et sont incapables de survivre en leur absence. Il a été mis en évidence le rôle des algues rouges ou Rhodophytes joué dans l'évolution de notre planète par l'endosymbiose secondaire.

Une possible endosymbiose secondaire en cours a été observée : les protistes hétérotrophes Hatena se comportent comme un prédateur jusqu'à ce qu'ils ingèrent une algue verte, qui perd son flagelle et du cytosquelette, tandis que Hatena, maintenant un hôte, passe à la nutrition photosynthétique, gagne la capacité de se déplacer vers la lumière et perd son appareil d'alimentation.

Le processus d'endosymbiose secondaire a laissé sa signature évolutive dans la topographie unique des membranes plastidiennes. Les plastes secondaires sont entourés de trois (chez les euglénophytes et certains dinoflagellés) ou quatre membranes (haptophytes, hétérokontes, Cryptophytes et chlorarachniophytes). On pense que les deux membranes supplémentaires correspondent à la membrane plasmique de l'algue engloutie et à la membrane phagosomique de la cellule hôte. L'acquisition endosymbiotique d'une cellule eucaryote est représentée chez les cryptophytes, où le noyau, reste du symbiote d'algues rouges (nucléomorphe), est présent entre l'intérieur des deux membranes de plaste externe.

Malgré la diversité des organismes contenant des plastes, la morphologie, la biochimie, l'organisation génomique et la phylogénie moléculaire des ARN et des protéines des plastes, suggèrent une origine unique de tous les plastes existants (bien que cette théorie est encore débattue).

Certaines espèces, y compris le poux Pediculus humanus, ont plusieurs chromosomes dans la mitochondrie. Ceci et la phylogénétique des gènes codés dans la mitochondrie suggèrent que les mitochondries ont de multiples ancêtres, qu'ils ont été acquis par endosymbiose à plusieurs reprises plutôt qu'une seule fois, et qu'il y a eu des fusions et des réarrangements étendus de gènes sur les différents chromosomes mitochondriaux originaux.

Processus d'endosymbiose secondaire :

Processus de l'évolution des plastes par endosymbiose primaire et secondaire. Abréviations : CB, cyanobactérie; PL, plaste; OM, membrane externe; IM, membrane interne; M, mitochondrie; N, noyau.

Dans le schéma ci-dessus, détail des deux endosymbioses :

• Endosymbiose primaire : (a) Schéma illustrant le processus d'endosymbiose primaire dans lequel un eucaryote non photosynthétique engloutit une cyanobactérie. Le processus implique une perte importante d'ADN du génome cyanobactérien ainsi que le transfert de gènes cyanobactériens vers le génome nucléaire de l'eucaryote hôte. (b) Cellule contenant le plaste primaire avec deux membranes entourant son plaste, toutes deux de nature cyanobactérienne. Les plastes des algues glaucophytes retiennent une couche de peptidoglycane entre les deux membranes.
• Endosymbiose secondaire : (c) Le diagramme montre le processus d'endosymbiose secondaire, par lequel une algue contenant un plaste primaire est absorbée par un eucaryote hétérotrophe. L'endosymbiose secondaire implique le mouvement à grande échelle de l'ADN cyanobactérien et eucaryote du noyau hôte primaire (N1) vers le noyau hôte secondaire (N2), ainsi que la perte d'ADN. Des transferts d'ADN du plaste vers le noyau primaire ou directement vers le noyau hôte secondaire sont également possibles. (d) Eucaryote secondaire contenant un plaste avec trois ou quatre membranes entourant le plaste (on pense que la membrane plasmique de l'hôte principal a été perdue chez les euglénides et certains dinoflagellés). L'espace entre les paires de membranes interne et externe correspond au cytosol résiduel de l'algue contenant le plaste primaire et, chez les cryptophytes et les chlorarachniophytes, abrite toujours le noyau hôte primaire. La membrane plastidiale la plus externe chez les cryptophytes, les haptophytes et les Straménopiles est contiguë à l'enveloppe nucléaire et au réticulum endoplasmique (RE). Le mouvement de l'ADN impliquant la mitochondrie a été omis par souci de simplicité.

La théorie de l'endosymbiose

À cette théorie de l'endosymbiose primaire s'ajoute la théorie de l'endosymbiose secondaire, partant du principe que les plastes à plus de deux membranes de certaines algues sont dérivés d'algues possédant déjà un plaste d'origine endosymbiotique primaire.

Des endosymbioses tertiaires, avec des plastes dérivés d'algues possédant déjà un plaste d'origine endosymbiotique secondaire, existent chez les dinophytes.

Autrement exprimé, l'endosymbiose qualifie un type de symbiose dans laquelle un des symbiotes, appelé endosymbionte, vit dans le corps de l'autre. Par exemple : les flagelles des flagellés et les bactéries de la panse des ruminants, bactéries fixatrices d'azote chez les Fabales.

Selon la théorie de la symbiogenèse, les mitochondries, plastes (par exemple les chloroplastes), et éventuellement d'autres organites des cellules eucaryotes sont pensés pour représenter autrefois une vie de procaryotes pris l'un dans l'autre en endosymbiose il y a environ 1,5 milliards d'années. Dans la première étape de l'endosymbiose, en raison d'un manque de transfert majeur du gène, la cellule hôte avaient peu ou pas de contrôle sur l'endosymbionte.

En rapport avec "endosymbiose"

• endosymbionte

  

  L'endosymbionte est un micro-organisme qui vit à l'intérieur d'un autre organisme (hôte) et en profite.

• endosymbiotique

  

  Est endosymbiotique tout organisme vivant en symbiose à l'intérieur des tissus ou des cellules d'un autre organisme qui est son partenaire-hôte.

• théorie de l'endosymbiose

  

  La théorie de l'endosymbiose (théorie endosymbiotique) indique que les mitochondries et les chloroplastes des cellules eucaryotes étaient autrefois...

• aposymbiose

  

  Une aposymbiose, au contraire d'une endosymbiose, est une symbiose externe, n'impliquant pas la présence d'un organisme à l'intérieur de l'autre.