Une roche recouverte d’algues
Les algues vertes sont un groupe diversifié d’organismes eucaryotes classés dans le phylum Chlorophyta. Ils sont considérés comme eucaryotes parce que les cellules individuelles possèdent une caractéristique structurelle importante connue sous le nom de noyau, qui abrite les produits chimiques responsables de l’hérédité et de la régulation métabolique.
Le phylum est l’un des nombreux phylums d’algues du royaume Protista, où les algues sont regroupées en fonction de la pigmentation, des réserves de stockage des glucides et de la composition de la paroi cellulaire.
Les algues vertes se trouvent dans les sols humides et les habitats d’eau douce et d’eau salée; on pense que la plupart vivent en eau douce. Le phylum comprend au moins huit mille espèces. Certaines estimations placent ce nombre à dix-sept mille espèces. Plusieurs caractéristiques communes soutiennent l’hypothèse que ces organismes et plantes terrestres dérivent d’un ancêtre commun.
Caractéristiques générales
Les algues vertes, ou chlorophytes, peuvent être unicellulaires, multicellulaires, coloniales, ou filamenteux. Les formes multicellulaires peuvent démontrer une certaine différenciation tissulaire, mais pas à la complexité affichée par les plantes terrestres. Les algues coloniales ont tendance à se regrouper en un motif ressemblant à une sphère ou un disque creux. Certaines formes filamenteuses sont coénocytaires, ce qui signifie qu’elles ont perdu une partie ou la totalité de leurs parois transversales.
Les parois cellulaires sont constituées de cellulose. Il y a généralement deux couches de cellulose enrichies de pectine. Certaines formes unicellulaires ont une lorica (paroi mince ou cuticule), qui est séparée du protoplaste par une matrice gélatineuse ou de l’eau.
Le phylum Chlorophyta doit son nom au chloroplaste vert proéminent, une structure cellulaire contenant des pigments qui effectuent la photosynthèse, similaire à celle que l’on trouve chez les plantes supérieures.
Les chloroplastes sont verts car les pigments accessoires, qui comprennent les xanthophylles et divers caroténoïdes, ne masquent pas les chlorophylles, principaux pigments photosynthétiques, présents.
Toutes les classes contiennent des chlorophylles a et b. La chlorophylle c a été trouvée chez quelques espèces de la classe des Prasinophyceae. Les chloroplastes sont des structures à double membrane avec des thylakoïdes (plis membraneux) empilés en groupes de deux à six.
L’hydrate de carbone de stockage est l’amidon. Les grains d’amidon peuvent être trouvés regroupés autour des pyrénoïdes (corps protéiques), s’ils sont présents. Cependant, ils se trouvent généralement dispersés dans la partie fluide du chloroplaste.
Les chlorophytes possèdent deux ou quatre flagelles (appendices du coup du fouet pour la motilité) au moins une fois au cours de leur cycle de vie, bien que certaines formes aient un seul flagelle. En plus d’assurer la motilité, les flagelles peuvent jouer un rôle clé dans le processus sexuel pour certaines formes unicellulaires.
Il y a un débat considérable sur la classification des algues vertes. La plupart des taxonomistes classent actuellement Chlorophyta dans le royaume Protista. En raison des nombreuses similitudes avec les plantes terrestres, de nombreux taxonomistes estiment que Chlorophyta devrait avoir son propre royaume. Les espèces vivantes de charophytes sont regroupées en trois classes: les Chlorophycées, les Charophycées et les Ulvophycées.
Chlorophyceae
Spirogyra-Chlorophyceae
La classe des Chlorophyceae est la plus importante en termes de nombre d’espèces répertoriées. Les membres ont deux flagelles ou plus; un éventail diversifié de stratégies de reproduction sexuée et asexuée; production d’une zygospore après la reproduction sexuée; et mitose impliquant des phycoplastes (microtubules qui séparent les noyaux filles pendant la division). Les genres représentatifs comprennent Chlamydomonas, Pandorina, Volvox et Gonium.
Les espèces de Chlamydomonas sont unicellulaires, avec deux flagelles apicaux et un chloroplaste en forme de coupe. Gonium est une espèce coloniale avec quatre cellules ou plus sans différenciation fonctionnelle ou morphologique. Les espèces de Pandorina forment des colonies sphériques avec une différenciation et une organisation structurelle limitées.
Les colonies de Volvox peuvent comprendre jusqu’à soixante mille cellules et démontrer une certaine spécialisation structurelle. Certaines parties de la colonie ont des cellules avec de gros flagelles et stigmates. Ces cellules semblent être spécialisées pour la motilité des colonies. La région postérieure est constituée de cellules à petits flagelles et sans stigmates. Ceux-ci semblent être responsables de la reproduction.
Charophyceae
Les Charophycées contiennent des cellules asymétriques qui peuvent ou non être mobiles. Les cellules mobiles ont deux flagelles apicaux. La reproduction sexuée est caractérisée par la formation d’une zygospore et d’une méiose zygotique.
Cette classe est similaire aux plantes terrestres en ce sens que les enveloppes nucléaires se dissolvent pendant la mitose, ce qui n’est pas le cas pour les deux autres classes. Le genre Chara comprend des membres qui ressemblent à des plantes vasculaires. Les espèces de Chara ont un axe central et des extensions ramifiées.
Ces organismes présentent une croissance apicale qui commence par une cellule apicale, analogue aux méristèmes apicaux des plantes terrestres. Spirogyra est un genre filamenteux bien connu qui se distingue par des chloroplastes spiraux. La reproduction sexuée est caractérisée par la formation d’un filament de conjugaison entre deux cellules qui permet le transfert de gamètes.
Ulvophyceae
Les ulvophycées sont une classe diversifiée d’organismes principalement marins qui peuvent être constitués de petites formes coloniales, de formes filamenteuses, de fines feuilles de cellules ou de complexes coénocytaires. La reproduction se fait par alternance de générations, la méiose se produisant dans les spores.
Il peut y avoir deux flagelles ou plus, si des flagelles sont présents. Le genre Ulva, également connu sous le nom de laitue de mer, présente une feuille verte de cellules que l’on trouve dans les eaux intertidales. La reproduction implique une alternance isomorphe de générations.
Ulothrix contient des algues filamenteuses d’eau douce qui peuvent se fixer sur les surfaces via une fixation rapide. Ulothrix génère asexuellement des zoospores et des aplanospores. Les espèces sont capables de se reproduire sexuellement par la formation d’un zygote / zygospore hétérothallique à partir de gamètes isogames.
Stratégies de reproduction
Les chlorophytes se reproduisent sexuellement, ce qui implique une alternance de stades haploïdes (organismes ayant la moitié de l’ensemble chromosomique complet) et diploïdes. Les organismes haplobiontiques haploïdes sont constitués de formes haploïdes matures qui produisent des gamètes par mitose (division entraînant des cellules de progéniture identiques à la forme parente). Les gamètes compatibles fusionnent et forment un zygote diploïde, qui se divise par méiose (division résultant en quatre cellules de progéniture haploïdes) pour former quatre spores.
Un organisme diploïde haplobiontique est constitué de formes diploïdes matures qui produisent des gamètes par méiose. Les algues vertes diplobiontiques sont plus complexes, avec un zygote sous mitose. Il en résulte la formation d’un thalle haploïde et diploïde.
Le thalle haploïde est appelé gamétophyte et le thalle diploïde est appelé sporophyte. Les gamétophytes génèrent des gamètes, tandis que les sporophytes produisent des spores. Ce modèle est appelé alternance de générations.
Les thalles peuvent être identiques (isomorphes) ou différents (hétéromorphes). Si un thalle produit à la fois du sperme et des ovules, il est considéré comme homothallique. Si l’ovule et le sperme sont produits sur des thalles séparés, l’organisme est hétérothallique.
Les gamètes peuvent être isogames (indiscernables et mobiles) ou hétérogames (deux types distincts). Les gamètes mâles se développent dans les gamétangies connues sous le nom d’anthéridies. Les gamètes femelles se développent soit en oogonie (gamétange unicellulaire), soit en archégonie (gamétange multicellulaire). Les zygotes forment souvent des structures de repos à parois épaisses appelées zygospores.
Le type de spores le plus courant est la zoospore, qui est une cellule flagellée. Les cellules peuvent former des zoospores simples ou se diviser mitotiquement pour produire de nombreuses zoospores. Les zoospores mûrissent en cellules végétatives en quelques minutes ou quelques jours, selon l’espèce.
Les cellules végétatives peuvent conserver ou non leurs flagelles. Les zoospores sont généralement formées dans des compartiments appelés sporanges, mais peuvent se former à la suite d’une méiose chez un zygote.
La plupart des zoospores ressemblent à des membres du genre chlorophyte Chlamydomonas. Des spores non mobiles à parois épaisses appelées akinètes peuvent se former et peuvent produire des zoospores par mitose ou former des structures filamenteuses. Certains chlorophytes forment des aplanospores, qui ne sont pas mobiles.
Écologie
Les chlorophytes se trouvent dans divers habitats partout dans le monde. Alors que la plupart habitent des environnements tempérés et d’eau douce, des formes marines et terrestres existent également. Les formes terrestres comprennent certaines vivant sur des sols humides, d’autres sur des roches humides et d’autres dans des zones enneigées. Certaines formes terrestres sont spécialisées comme les lichens, une association étroite entre une algue et un champignon, ou vivant sur des animaux tels que des tortues ou des paresseux.