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Théorie endosymbiotique. définition

Nom
(biologie évolutive) Théorie suggérant que les organites tels que les mitochondries et les chloroplastes au sein de la cellule eucaryote sont apparus à la suite de l’endosymbiose précoce entre les endosymbiontes procaryotes et la cellule hôte eucaryote. Synonyme : symbiogenèse.

La théorie endosymbiotique est l’une des théories de l’évolution qui prévaut encore aujourd’hui. Elle consiste à présumer qu’une endosymbiose s’est produite entre les premières formes de vie. Cette forme de symbiose implique une cellule plus grande qui sert d’hôte et une cellule plus petite qui est appelée endosymbiont. Selon la théorie de l’endosymbiose, la plus grande cellule a englouti ou absorbé la plus petite. La plus grande cellule représente la cellule eucaryote d’aujourd’hui tandis que la plus petite cellule, la cellule procaryote.
Une cellule eucaryote se distingue d’une cellule procaryote par la présence de structures cellulaires liées à une membrane appelées organelles. Et d’après cette théorie, les organites que sont les mitochondries et les chloroplastes seraient les premiers endosymbiontes procaryotes qui ont été absorbés. Ils sont restés à l’intérieur de la cellule hôte pendant si longtemps qu’ils se sont transformés en ces organites semi-autonomes que nous connaissons aujourd’hui.

Endosymbiose

L’endosymbiose est l’une des nombreuses formes de relations symbiotiques (symbioses) qui se produisent entre ou parmi les organismes. Dans l’endosymbiose, l’endosymbiont vit dans le corps de son hôte. L’endosymbiose se produit naturellement à ce jour. L’interaction biologique entre Rhizobium et les légumineuses en est un exemple. Rhizobium est l’endosymbiont qui se trouve dans les racines des légumineuses et fixe l’azote atmosphérique sous une forme prête à être utilisée par la légumineuse. La légumineuse, à son tour, fournit à Rhizobium des métabolites tels que le malate et le succinate issus de la photosynthèse. En biologie de l’évolution, l’endosymbiose est devenue le précepte de la théorie de l’endosymbiose, qui a d’abord été conceptualisée par le botaniste Konstantin Mereschkowski (4 août 1855 – 9 janvier 1921), puis étayée par des preuves scientifiques par Lynn Margulis 1938-2011.
Selon la théorie de l’endosymbiose, l’endosymbiose est devenue le moyen par lequel les organelles telles que les mitochondries et les chloroplastes au sein des cellules eucaryotes sont apparues1. Les partisans de cette théorie postulent qu’il y a environ 1,5 milliard d’années, une cellule plus grande a accueilli des procaryotes libres plus petits (bactéries) et qu’à l’intérieur de la cellule, les procaryotes vivaient comme des endosymbiontes.
Les résultats des recherches qui semblent étayer cette théorie impliquent que les mitochondries sont issues des protéobactéries (comme la clade SAR11)2 tandis que les chloroplastes sont issus des cyanobactéries (en particulier les cyanobactéries fixatrices d’azote)3.
L’indication que cette théorie est plausible repose sur les mêmes caractéristiques partagées par ces organites et leurs ancêtres procaryotes. Certaines des caractéristiques qui leur sont communes sont les suivantes :

• Les mitochondries et les plastes sont tous deux capables de se reproduire par un processus proche de la fission binaire procaryote.
• Les mitochondries comme les plastes possèdent un ADN circulaire unique similaire à celui des bactéries en termes de taille et de structure mais différent de celui du noyau de la cellule.
• Les porines des membranes externes des mitochondries et des chloroplastes sont similaires à celles de la membrane cellulaire bactérienne. La cardiolipine, un lipide membranaire, ne se trouve que dans la membrane cellulaire bactérienne et la membrane mitochondriale interne.

Autres réflexions sur l’évolution

Expérience de Miller-Urey

L’âge de la Terre est estimé à environ 4,54 milliards d’années et la vie a fini par exister et a commencé il y a environ 3,5 milliards d’années ou avant. Selon la théorie moderne de l’abiogenèse, la vie sur Terre a commencé lorsque les premières entités vivantes ont absorbé des matières non vivantes. Elles ont utilisé ces composés organiques pour produire des biomolécules et d’autres éléments constitutifs de la vie. Les processus biochimiques, par exemple l’autoréplication, l’auto-assemblage, l’autocatalyse et la formation de membranes cellulaires, ont probablement conduit à l’émergence des entités vivantes. On pensait que ces processus étaient graduels et composés de multiples événements.

Dans l’expérience de Miller-Urey, les résultats ont indiqué que la Terre simulée-primitive favorisait les synthèses chimiques des structures fondamentales de la membrane cellulaire. En mélangeant des gaz, méthane, ammoniac, hydrogène et eau, puis en les allumant électriquement, on a abouti à la formation d’acides aminés.

Soupe prébiotique

Il y a environ quatre milliards d’années, la Terre était hostile à la vie. Aucune forme de vie ne pouvait exister en raison des conditions difficiles. Finalement, des composés organiques simples se sont formés. Le modèle hypothétique de la Terre primitive avec des conditions qui ont conduit à la synthèse de composés organiques simples est appelé la soupe prébiotique (primodiale). Alexander Oparin (1894-1980) et John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964) sont ceux qui ont conçu cette idée et ont formulé indépendamment des théories qui sont devenues collectivement la théorie de l’origine hétérotrophe de la vie. Tous deux ont théorisé que l’atmosphère de la Terre primitive était une atmosphère chimiquement réductrice. Elle a contribué à la production de ces composés organiques. Au fur et à mesure que ces composés étaient produits, ils s’accumulaient et formaient ce qu’on appelle une soupe prébiotique. Au fil du temps, ces composés organiques simples se sont transformés en polymères organiques plus complexes. À terme, la vie est apparue. Les premières entités vivantes ont absorbé et utilisé des molécules organiques pour se développer et survivre dans la soupe prébiotique. On a théorisé que les premières formes de vie étaient hétérotrophes. Des preuves récentes, cependant, suggèrent que les autotrophes sont probablement les premiers organismes.

Hypothèse du monde de l’ARN

Les quatre principales biomolécules essentielles à la vie sont les acides nucléiques (ex.ex. ARN, ADN), les glucides (divers sucres), les lipides (graisses) et les acides aminés (constituants des protéines). On suppose que la vie primitive était basée sur l’ARN, puisque l’ARN pouvait être à la fois un matériel génétique et un catalyseur. La transition des formes de vie primitives vers des êtres vivants unicellulaires s’est faite progressivement pendant plusieurs millions d’années.

Voir aussi

• Symbiose
• Endosymbiose
• Abiogenèse
• Procaryote
• Eucaryote
• Mitochondrie

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• Chloroplaste
• Organelle

Référence

1. endosymbiose. (n.d.). Dictionnaire anglais Collins – Complete & Unabridged 10e édition. Récupéré sur le site Dictionary.com http://dictionary.reference.com/browse/endosymbiosis.
2. « Les mitochondries partagent un ancêtre avec SAR11, un microbe marin d’importance mondiale ». (2011). Récupéré de ScienceDaily Link.
3. Deusch, O. ; et al. (2008). « Les gènes d’origine cyanobactérienne dans les génomes nucléaires des plantes pointent vers un ancêtre plastide formant des hétérocytes ». Mol. Biol. Evol 25 : 748-761

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