Symbiose

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Association symbiotique d’une bactérie et de l’aulne dans un nodule fixé sur une racine.

Autre forme (ici subaquatique) de symbiose (avec des bactéries filamenteuses et des cyanophycées probablement), formant un manchon dense de l'épaisseur d’un doigt) autour des racines immergées d’un aulne (profondeur dans l'eau environ 10-25 cm)

détail ; le manchon a été dégagé pour faire apparaître la racine

La symbiose (du grec sun "avec" et bioō "vivre") est une association intime, durable et à bénéfice mutuel entre deux organismes hétérospécifiques (appartenant à des espèces différentes), et parfois plus de deux^[1]. Les organismes sont qualifiés de symbiotes, ou, plus rarement symbiontes (anglicisme) ; le plus gros peut être nommé hôte.

Origine

Albert Bernhard Frank propose le terme de symbiotismus en 1877^[2], terme peu à peu accepté par la communauté scientifique suite aux travaux d'Anton de Bary qui donne la définition la plus large de la symbiose^[3] en étudiant alors au microscope les stades de croissance et de reproduction des lichens ainsi que leur adaptabilité qui rend leur survie possible durant l'hiver^[4]. Définissant le mot symbiose comme la vie en association (notion d'interaction biologique) de différentes espèces, cette notion incluait donc le parasitisme. Aujourd'hui, la notion de symbiose est restreinte aux associations à bénéfice mutuel (d'après la définition de Pierre-Joseph van Beneden sur le mutualisme en 1875^[5]) et, dans son sens strict, de type obligatoire, les symbiotes ne pouvant survivre séparément.

En ce sens, la symbiose n'est pas une association à bénéfices réciproques (« gagnant et gagnant ») comme habituellement énoncé^[6]. Elle l'est dans le sens où « survivre c'est transformer les inconvénients en avantages et éviter que les avantages deviennent des inconvénients »^[7], pour éventuellement se survivre^[8].

Dans le monde scientifique anglo-saxon, la symbiose est une association à caractère obligatoire ou non et à avantages et/ou inconvénients réciproques et partagés, entre partenaires (« locaux ») avec des bénéfices (« globaux ») pour la nouvelle entité émergente^[9].

La symbiose peut être de deux types :

• l'ectosymbiose : le symbiote vit à la surface de l'hôte (ce qui inclut la paroi intestinale et les conduits des glandes exocrines)
• l'endosymbiose : le symbiote est situé dans l'espace intercellulaire, intracellulaire (intravacuolaire ou libre dans le cytoplasme)

Autres interactions existantes

• Obligatoires : parasitisme
• Non-obligatoire : commensalisme, coopération, mutualisme

Classification des symbiotes

• Phytosymbiote ou phytobionte : symbiote végétal.
• Phycosymbiote ou phycobionte: symbiote algal.
• Mycosymbiote ou mycobionte: symbiote fongique.
• Cyanosymbiote ou cyanobionte : symbiote bactérien (en l'occurrence une cyanobactérie).
• Photosymbiote ou photobionte : symbiote capable de photosynthèse.

Exemples de symbioses

Le lichen est un exemple d'association symbiotique de deux espèces de règnes différents : une algue unicellulaire ou une cyanobactérie, et un champignon.

• Le lichen est une union entre une algue unicellulaire et un champignon : l'algue retire de la relation un apport important en eau et en sels minéraux ainsi qu'un gîte. Le champignon, hétérotrophe, retire le glucose nécessaire à sa croissance que produit l'algue par la photosynthèse.
• L'intestin humain contient entre 1000 et 1150 espèces de bactéries ^[10] comme Escherichia coli ; cette microflore représente chez un adulte plus d'un kilogramme de biomasse. Elles ont un rôle favorable dans la digestion, dans la régulation du système immunitaire et empêchent la colonisation par des organismes pathogènes.
• L’Acacia cornigera, un arbre myrmécophile, ne peut survivre qu’avec une colonie de fourmis.
• Les branches du Barteria, naturellement creuses, offrent à une espèce de fourmis, les Tetraponera, un confort sans égal. Mais en plus d'offrir un gîte, l'arbre propose aux fourmis une table garnie en permanence grâce aux bords de ses feuilles parsemés de glandes à nectar que celles-ci récoltent à longueur de journée. En échange des services rendus, les fourmis offrent à l'arbre une protection pour contrer ses ennemis jurés : les mangeurs de feuilles. Les Tetraponera possèdent, en effet, à l'extrémité de leur abdomen un redoutable dard venimeux, et elles éliminent les lianes et lichens qui viennent déranger leur arbre préféré.
• Les termites sont des insectes qui se nourrissent de bois, or ils ne peuvent pas digérer entièrement la cellulose seuls. La dégradation totale de la cellulose se fait grâce à l'association symbiotique avec des protistes, des bactéries et des archées.
• La vache possède dans son estomac des bactéries symbiotiques capables de digérer la cellulose.
• Le mycorhize est une symbiose entre les racines d'un végétal et un champignon.
• La plupart des légumineuses peuvent réaliser des symbioses avec des bactéries de type Rhizobium.
• Des endosymbioses d'Eucaryotes existent, par exemple l'algue Coccomyxa dans les cellules de Ginkgo biloba, découverte en 1992 ou les zooxanthelles (Dinoflagellés) dans les Cnidaires (anémones de mer, coraux).

Endosymbiose et organites

Des analyses précises de l'ultrastructure anatomique, biochimique et phylogénétique de certains organites constitutifs des cellules eucaryotes indiquent que les mitochondries et les chloroplastes sont, à l'origine, des procaryotes devenus endosymbiotes de cellules eucaryotes ; leur présence résulte de l'endosymbiose de bactéries archaïques, au cours de l'évolution.

Les preuves

• Mitochondries et chloroplastes possèdent de l'ADN qui codent des caractères qui leur sont nécessaires et ne s'exprimant que là.
• Le code génétique n'est pas tout à fait le même entre un Eucaryote et un Procaryote. Les codes utilisés pour transcrire les gènes chloroplastiques et mitochondriaux sont plus proches de ceux des Procaryotes que des Eucaryotes.
• Les ribosomes chloroplastiques et mitochondriaux sont phylogénétiquement plus proches de ceux des Procaryotes que ceux des Eucaryotes et leur ARNr n'a pas la même origine.
• La structure en enveloppe des deux organites laisse à penser à une phagocytose d'une cellule Procaryote. Cette hypothèse est confirmée par la structure de la membrane interne (qui devrait être la membrane plasmique du Procaryote) qui est très proche de celle d'une bactérie. Elle est aussi riche en protéines, ce qui est une caractéristique des membranes plasmiques des Procaryotes.

Théories symbiotiques de l'évolution

Selon la biologiste Lynn Margulis, célèbre pour son travail sur l'endosymbiose, la symbiose est un facteur clé de l'évolution des espèces. Elle considère que la théorie darwinienne, axée sur la compétition, est incomplète, et affirme qu'au contraire, l'évolution est orientée par des phénomènes de coopération, d‘interaction et de dépendance mutuelle entre organismes vivants^[11].

À tous les niveaux d'organisation du vivant, seuls survivent, et se survivent, les associations à avantages et inconvénients réciproques et partagés^[12].

L'origine des organismes multicellulaires pourrait ainsi être d'origine symbiotique : des colonies d'unicellulaires auraient fini par former des assemblages permanents (un organisme multicellulaire) où chaque cellule s'est spécialisée. Cette idée est relativement ancienne, on la trouve dans la Gastraea hypothesis de Ernst Haeckel par exemple.

Selon l'hypothèse de l'endosymbiose, les chloroplastes des végétaux ou les mitochondries des eucaryotes seraient issus de bactéries symbiotes. La cellule est une endosyncénose modulaire, elle a émergé par juxtaposition et emboîtement de partenaires devenus indissociables, le noyau d'abord, puis les autres organites^[13].

Notes et références

Voir aussi

• Écologie et interaction biologique, interaction durable
• Microbiote
• Ne pas confondre :
  • Commensalisme
  • Opportunisme
  • Parasitisme

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