25.2 : Algues vertes, précurseurs des plantes terrestres

Compétences à développer

• Décrire les caractéristiques communes aux algues vertes et aux plantes terrestres
• Expliquez les raisons pour lesquelles les charales sont considérés comme le parent le plus proche des plantes terrestres
• Comprenez que les relations phylogénétiques actuelles sont remodelées par l'analyse comparative des séquences d'ADN

Streptophytes

Jusqu'à récemment, tous les eucaryotes photosynthétiques étaient considérés comme des membres du règne des Plantae. Les algues brunes, rouges et dorées ont toutefois été réaffectées au royaume de Protista. En effet, outre leur capacité à capter l'énergie lumineuse et à fixer le CO ₂, ils ne possèdent pas de nombreuses caractéristiques structurales et biochimiques qui distinguent les plantes des protistes. La position des algues vertes est plus ambiguë. Les algues vertes contiennent les mêmes caroténoïdes et la même chlorophylle a et b que les plantes terrestres, tandis que d'autres algues possèdent des pigments accessoires et des types de molécules de chlorophylle différents en plus de la chlorophylle a. Les algues vertes et les plantes terrestres stockent également des glucides sous forme d'amidon. Les cellules des algues vertes se divisent le long de plaques cellulaires appelées phragmoplastes, et leurs parois cellulaires sont stratifiées de la même manière que les parois cellulaires des embryophytes. Par conséquent, les plantes terrestres et les algues vertes étroitement apparentées font désormais partie d'un nouveau groupe monophylétique appelé Streptophyta.

Les algues vertes restantes, qui appartiennent à un groupe appelé Chlorophyta, comprennent plus de 7 000 espèces différentes qui vivent en eau douce ou saumâtre, en eau de mer ou dans des plaques de neige. Quelques algues vertes survivent même sur le sol, à condition qu'il soit recouvert d'une fine pellicule d'humidité dans laquelle elles peuvent vivre. Les périodes de sécheresse périodiques offrent un avantage sélectif aux algues capables de survivre au stress hydrique. Certaines algues vertes vous sont peut-être déjà familières, en particulier les spirogyres et les desmides. Leurs cellules contiennent des chloroplastes qui présentent une variété vertigineuse de formes, et leurs parois cellulaires contiennent de la cellulose, tout comme les plantes terrestres. Certaines algues vertes sont des cellules uniques, comme la chlorelle et la chlamydomonas, ce qui ajoute à l'ambiguïté de la classification des algues vertes, car les plantes sont multicellulaires. D'autres algues, comme l'Ulva (communément appelée laitue de mer), forment des colonies (Figure\(\PageIndex{1}\)).

Figure\(\PageIndex{1}\) : Les chlorophytes incluent (a) les spirogyres, (b) les desmides, (c) les chlamydomonas et (d) les ulves. Les desmides et les Chlamydomonas sont des organismes unicellulaires, Spirogyra forme des chaînes de cellules et Ulva forme des colonies ressemblant à des feuilles (crédit b : modification des travaux de Derek Keats ; crédit c : modification des travaux du Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College) ; crédit d : modification de l'œuvre de Holger Krisp ; données de la barre d'échelle de Matt Russell)

Reproduction d'algues vertes

Les algues vertes se reproduisent soit de manière asexuée, par fragmentation ou dispersion de spores, soit sexuellement, en produisant des gamètes qui fusionnent lors de la fécondation. Dans un organisme unicellulaire tel que Chlamydomonas, il n'y a pas de mitose après la fécondation. Dans l'Ulva multicellulaire, un sporophyte se développe par mitose après fécondation. Chlamydomonas et Ulva produisent des gamètes flagellés.

Charales

Les algues vertes de l'ordre des Charales et les coléochètes (algues vertes microscopiques qui enferment leurs spores dans de la sporopollénine) sont considérés comme les plus proches parents vivants des embryophytes. Les Charales remontent à 420 millions d'années. Ils vivent dans divers habitats d'eau douce et leur taille varie de quelques millimètres à un mètre de long. L'espèce représentative est le Chara (Figure\(\PageIndex{2}\)), souvent appelé musc ou mouffette en raison de son odeur désagréable. Les grosses cellules forment le thalle, la tige principale de l'algue. Les branches issues des nœuds sont constituées de cellules plus petites. Les structures reproductrices mâles et femelles se trouvent sur les ganglions et les spermatozoïdes portent des flagelles. Contrairement aux plantes terrestres, les charales ne subissent pas d'alternance de générations au cours de leur cycle de vie. Les charales présentent un certain nombre de traits qui jouent un rôle important dans leur adaptation à la vie terrestre. Ils produisent les composés lignine et sporopollénine et forment des plasmodesmes qui relient le cytoplasme des cellules adjacentes. L'œuf, puis le zygote, se forment dans une chambre protégée sur la plante mère.

Figure\(\PageIndex{2}\) : L'algue représentative, Chara, est une mauvaise herbe nuisible en Floride, où elle obstrue les cours d'eau. (crédit : South Florida Information Access, US Geological Survey)

De nouvelles informations issues de récentes analyses approfondies de séquences d'ADN d'algues vertes indiquent que les Zygnematales sont plus étroitement apparentés aux embryophytes que les Charales. Les Zygnematales incluent le genre familier Spirogyra. À mesure que les techniques d'analyse de l'ADN s'amélioreront et que de nouvelles informations sur la génomique comparative apparaîtront, les liens phylogénétiques entre les espèces changeront. De toute évidence, les biologistes végétaux n'ont pas encore résolu le mystère de l'origine des plantes terrestres.

Résumé

Les algues vertes partagent plus de caractéristiques avec les plantes terrestres que les autres algues, selon la structure et l'analyse de l'ADN. Les charales forment de la sporopollénine et des précurseurs de la lignine, des phragmoplastes et contiennent des spermatozoïdes flagellés. Ils ne présentent pas d'alternance de générations.

Lexique

streptophytes

groupe qui comprend des algues vertes et des plantes terrestres