Multicellulaire (pluricellulaire)

Définition

Un organisme multicellulaire, ou pluricellulaire, est constitué de plusieurs cellules différenciées séparées par du liquide extracellulaire. Les multicellulaires incluent des organismes comme les plantes, les animaux et certaines algues brunes.

La chlorophylle est multicellulaire :

Avec plusieurs cellules, la chlorophylle des chloroplastes est pluricellulaire, ici dans une mousse aquatique Plagiomnium affine.

Explications

Les animaux multicellulaires sont connus sous le nom de métazoaires. Il est estimé que la vie complexe et multicellulaire est apparue sur Terre il y a plus de deux milliards d'années.

Un organe, formé de tissus composés de nombreux cellules, est toujours multicellulaire. Le liquide extracellulaire des organismes multicellulaires intègre le chlorure de sodium NaCl comme sel principal.

Le préfixe "multi-" peut être remplacé par "pluri-".

Un organisme multicellulaire est composé d'au moins deux cellules, contrairement aux organismes unicellulaires tels que les protistes, les bactéries et d'autres formes similaires qui concentrent toutes leurs fonctions vitales au sein d'une seule cellule. Les organismes acellulaires comme les virus n'ont pas de cellule véritable (pas de noyau).

Ils se développent à partir d'une seule cellule initiale qui se divise pour former un organisme complet. Les cellules de ces organismes sont spécialisées pour accomplir des fonctions précises, se reproduisant à travers la mitose ou la méiose. Afin de constituer un organisme multicellulaire, les cellules doivent être capables de se reconnaître mutuellement et d'établir des connexions.

Dans les organismes multicellulaires, les cellules restent liées de manière permanente, ayant perdu leur capacité à survivre indépendamment. Cette association doit permettre la création de divers types cellulaires, organisés en tissus, organes et systèmes pour former un organisme fonctionnel. Ces organismes complexes sont le produit de l'évolution par agrégation ou association de cellules individuelles sous forme de colonies ou filaments.

L'évolution de la multicellularité, également appelée pluricellularité, ne s'est pas produite une seule fois. Elle est survenue indépendamment, par exemple chez Volvox et certaines espèces d'algues vertes flagellées.

Un groupe de cellules similaires spécialisées dans une fonction spécifique au sein d'un organisme multicellulaire est désigné comme un tissu. Toutefois, chez certains microorganismes unicellulaires tels que les myxobactéries ou ceux impliqués dans les biofilms, on observe également une différenciation cellulaire, bien que celle-ci soit généralement moins marquée que dans les vrais organismes multicellulaires.

Les organismes multicellulaires font face à des défis uniques, notamment la régénération de l'organisme entier à partir des cellules germinales, un sujet central en biologie du développement. L'étude de la disposition spatiale des cellules au sein de ces organismes relève de l'anatomie.

Un autre enjeu important chez les organismes pluricellulaires est l'apparition du cancer, qui survient lorsque la régulation normale de la croissance cellulaire est altérée. Les exemples d'organismes multicellulaires sont vastes et variés, allant des champignons aux arbres en passant par les animaux.

Caractéristiques

Les organismes multicellulaires se distinguent par plusieurs caractéristiques :

• adhésion et communication cellulaires : Cela inclut le développement de molécules d'adhésion comme les sélectines, les intégrines, les cadhérines, ainsi que des jonctions adhérentes, étroites et gap, et des molécules de communication telles que les hormones et les récepteurs.
• coopération et spécialisation cellulaires : Cela inclut la répartition des fonctions biochimiques, la spécialisation cellulaire pour l'interaction avec l'environnement et la distinction entre cellules somatiques et germinales.
• une unité de sélection et d'adaptation commune.
• des réseaux complexes de facteurs de transcription : Par exemple, la duplication des gènes HOX, MADS ou Polycomb.
• dans certains cas, une transition des formes simples vers des formes complexes.

Mécanismes

La multicellularité pourrait avoir évolué de différentes manières :

• Un ensemble de cellules s'est regroupé dans une masse appelée grex, se déplaçant comme une unité multicellulaire, comme les myxomycètes Myxomycota.
• La cellule primitive a subi une division incomplète de son noyau, créant une cellule à plusieurs noyaux ou syncytium. Par la suite, des membranes se sont formées autour de chaque noyau, l'espace étant occupé par des organites. Ce processus est observable chez les mouches drosophiles Drosophila.
• Les cellules filles ne se sont pas séparées après la division cellulaire, formant un amas de cellules identiques dans un même organisme, qui a ensuite développé des fonctions spécialisées. Ce phénomène est observé dans les embryons de plantes, d'animaux et de cyanoflagellés coloniaux.

Origine et évolution

La multicellularité, ou pluricellularité, a émergé de manière indépendante à de nombreuses reprises au cours de l'histoire de la Terre. Des lignées majeures d'eucaryotes, comme les plantes, les animaux et certaines algues, montrent des origines distinctes remontant à plus d'un milliard d'années. Chez des groupes tels que les myxomycètes, les algues vertes et rouges, cette étape évolutive s'est répétée plusieurs fois.

Les premiers organismes multicellulaires, étant simples et composés de tissus mous dépourvus d'éléments structuraux comme des os ou des coquilles, ne se sont pas bien conservés dans les archives fossiles. Une exception notable est constituée par les Démosponges, qui pourraient avoir laissé des traces chimiques dans des roches anciennes.

Parmi les fossiles multicellulaires les plus anciens figurent le sujet de débats Grypania spiralis et des fossiles découverts dans les ardoises noires de la formation paléoprotérozoïque du groupe francivillien B au Gabon.

Jusqu'à une période récente, la reconstruction phylogénétique reposait principalement sur des similarités anatomiques, notamment dans le développement embryologique. Ce procédé s'est révélé limité, car les organismes multicellulaires tels que les animaux et les plantes modernes se sont séparés de leurs ancêtres unicellulaires il y a plus de 500 millions d'années. Depuis lors, les processus d'évolution convergente et divergente ont conduit à l'accumulation de différences significatives et d'homoplasies entre espèces modernes et leurs ancêtres.

Aujourd'hui, la phylogénétique s'appuie sur des techniques avancées d'analyse génétique, utilisant notamment des marqueurs moléculaires tels que les alloenzymes ou l'ADN satellite, pour identifier les traits partagés entre des lignées éloignées.

Trois principales théories expliquent l'évolution vers la multicellularité : la théorie symbiotique ou endosymbiose, la théorie cellulaire et la théorie coloniale.

Avantages

La multicellularité-pluricellularité confère certains avantages en fonction de l'environnement, par exemple :

• Protection contre la prédation.
• Augmentation des réserves stockées lorsque les nutriments sont limités.
• Expansion des possibilités d'alimentation.
• génération d'un environnement interne protégé par une couche externe de cellules.
• Coopération métabolique ou nouvelles opportunités des voies métaboliques.
• Améliorer la mobilité pour la dispersion ou la recherche de nourriture.
• Spécialisation fonctionnelle et division du travail.

Inversion de la multicellularité (pluricellularité)

Il existe des processus où la multicellularité peut être inversée. Un exemple est celui des Myxozoaires, longtemps classés à tort comme protozoaires dans les sporozoaires (nommés Myxosporidia).

Cependant, avec l'amélioration de la compréhension génétique de leur nature, il est maintenant suggéré qu'ils dérivent de l'évolution d'animaux multicellulaires, plus précisément d'une sorte de cnidaire, ayant simplifié leur structure en tant qu'adaptation au parasitisme.

En rapport avec "pluricellulaire"

• acellulaire

  

  Un élément biologique acellulaire distingue une structure biologique dépourvue de cellules, ou d'appareil cellulaire.

• protéines d'organismes unicellulaires

  

  Les protéines d'organismes unicellulaires (MOB) sont constituées de cellules individuelles d'unicellulaires, telles que les levures et les microalgues.

• unicellulaire

  

  Un organisme unicellulaire a toutes ses fonctions vitales réunies dans une unique cellule.

• biologie cellulaire

  

  La biologie cellulaire est une discipline de la biologie qui traite des cellules sous tous leurs aspects.