Diatomées - cours de biologie
Biologie Vegetal

Diatomées

Diatomées

Largement répandues en eau douce et en eau salée, les diatomées sont présentes dans toutes les mers du monde.
Elles peuvent être libres entre deux eaux ou fixées à d’autres algues, à des plantes submergées, aux rochers, etc.
Ce sont les organismes prédominants dans le phytoplancton des mers froides ou tempérées où l’on dénombre plu-sieurs millions d’individus par litre d’eau.
Les Diatomées constituent un groupe très diversifié et majoritaire dans le phytoplancton. À titre d’exemple, elles
sont responsables, à elles seules, de 20 à 25 % de la production primaire nette océanique mondiale. Elles sont repré-sentées par 10 000 à 12 000 espèces.
La cellule est entourée par une paroi faite de couches de silice hydratée (opale) associée à des matériaux organiques.
Cette paroi siliceuse, ou frustule, est constituée de deux valves inégales qui s’emboîtent l’une dans l’autre comme
les deux parties d’une boîte de Pétri. Les ornementations du frustule sont très géométriques et spécifiques. Suivant
la forme du frustule, on distingue les Diatomées Centrales, à symétrie axiale et ornementation rayonnante autour
d’un centre, et les Diatomées Pennalesà symétrie bilatérale et ornementations disposées de part et d’autre d’une
fente médiane, le raphé. Le cytoplasme situé autour d’une grande vacuole centrale contient des plastes lenticulaires
bruns pourvus d’un pyrénoïde. La forme de réserve habituelle est constituée de gouttelettes lipidiques s’accumulant
dans le cytoplasme.
La formation des nouvelles valves se produit dans de longues vésicules limitées par une différenciation du plas-malemme, le silicalemme. La pénétration du silicium du milieu fait intervenir des pompes membranaires qui
consomment de l’ATP

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Le frustule siliceux, inextensible, impose aux cellules un mode de division particulier. À la fin de la mitose, le
protoplasme se sépare en deux, chaque moitié entraînant une des valves de la paroi et régénérant la seconde. C’est
toujours la valve interne, la plus petite, qui est régénérée de sorte qu’au cours des divisions successives, des indi-vidus ont une taille de plus en plus réduite (le mécanisme compensateur qui permet un retour à des cellules de
grande taille passe par la reproduction sexuée, au cours de laquelle les gamètes se débarrassent du frustule ; la
cellule issue de la fécondation augmente de taille avant de régénérer une paroi).
Les cellules de diatomées vivent soit sous forme indépendante soit associées au moyen d’un mucilage en chaînettes
plus ou moins longues.
Après la mort des cellules, les frustules résistent à la putréfaction et leur accumulation forme les « boues siliceuses »
fréquentes au fond des océans.
Les roches siliceuses comme les diatomitesde Californie, d’origine marine, constituent des dépôts imposants qui
atteignent 1 000 mètres d’épaisseur ; de texture très fine, elles sont utilisées comme abrasifs dans l’industrie méca-nique de précision.

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1-21 à 1-23. Frustules de diatomées.
1-21.Pennale. (×700).1-22. Centrales. (×250).
1-23. Diatomées Centrales observées au microscope électronique à balayage, de profil et de face. (×1 200 et 3 000)

 

Colonies et groupements cellulaires
Les végétaux dont l’organisme est formé de cellules associées constituent les Métaphytes. Ils dérivent des Proto-phyteset s’y rattachent par des formes intermédiaires dont le nombre de cellules est réduit et le mode de groupement
lâche. Les Métaphytes les plus primitifs sont de simples agrégats où toutes les unités sont semblables (colonies
isocellulaires) et, à la limite, peuvent retrouver leur indépendance. Une vie pluricellulaire plus élaborée impose
aux éléments unis une certaine coordination. Il s’installe une polaritépermettant par exemple une orientation des
déplacements. Lorsque le nombre des unités augmente et que l’intégration devient plus grande, la vie sociale impose
une différenciation cellulaire: une séparation de certaines fonctions se produit, qui se marque par des différences
structurales entre les cellules (colonies hétérocellulaires).
Les cénobes(koinos= commun) sont des colonies cellulaires constituées de cellules nées les unes des autres par
divisions. Ils sont en général adaptés à la vie aquatique. La pandorine est une masse globuleuse de quatre à seize
cellules maintenues ensemble par une enveloppe mucilagineuse commune. Chaque cellule est semblable à un Chla-mydomonas. Le cénobe du Scenedesmusn’est pas flagellé. Chez Pediastrum, la colonie, également non flagellée,
a la forme d’un disque plat. Les cénobes de Volvoxsont des associations globuleuses de 10-20 000 cellules bifla-gellées se déplaçant de façon coordonnée (orientée) en eau douce.
Les pleurocoques sont aériens. Ils forment la poussière verte commune sur les faces les plus exposées à la pluie
des troncs d’arbre. Cette poussière est constituée de cellules ressemblant à des chlorelles mais restant après division
groupées par deux, quatre, huit ou plus. Certaines forment des agrégats massifs ou de courts filaments ramifiés.
Ces amas se dissocient par simple action mécanique. Il s’agit d’une forme rudimentaire de vie pluricellulaire d’où
le nom d’archéthalledonné à de tels groupements peu structurés.
Les algues présentent des sociétés cellulaires qui vont de l’interdépendance à la complexité et à l’intégration pro-gressive. Cela révèle une plasticité et une capacité d’auto-organisation évolutive qui permet au programme de
développement de se dérouler à des niveaux différents et d’aboutir à des macro-algues complexes.
Les fucus, les laminaires ou les sargasses montrent une division du travail physiologique très poussée (cellules
assimilatrices, cellules conductrices, initiales, crampons de fixation, flotteurs…) (cf p. 10 et planche 2, cahier cou-leur). Il se développe des systèmes d’échanges et de signaux de reconnaissance intercellulaire et une structuration
spécifique résultant de l’expression différentielle des génomes.

Phytoplancton
La répartition des écosystèmes océaniques est totalement différente de celle observée en milieu continental. Elle
y est avant tout conditionnée par la teneur en sels nutritifs, en particulier en phosphates. Les zones les plus pro-ductives se rencontrent sur les plateaux continentaux des mers sud-arctiques et les récifs de coraux. À l’opposé,
les étendues pélagiques tropicales ont une production primaire très faible, ne dépassant pas 30 g de C par m
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et
par an : elles constituent de véritables déserts océaniques.
Quelques écosystèmes de surface en général peu étendue, riches en éléments biogènes, atteignent des productivités
primairesnettes qui approchent celles des cultures terrestres à hauts rendements. C’est le cas de certains marécages,
de zones d’estuaires et de régions où des courants font remonter les sels minéraux des eaux profondes (phénomène
d’upwelling, dans le Pacifique, au large du Mexique, par exemple).
La densité n’est pas uniforme en surface des mers. Il y a des zones de concentration du phytoplancton, des taches
dont la formation est liée au broutage par le zooplanctonet aussi des variations dues à des facteurs physiques.
Enfin, il existe des variations saisonnières du phytoplancton avec poussées printanières, chute en été due à la dimi-nution des facteurs minéraux et remontées en automne ; le zooplancton consommateur a une évolution semblable,
décalée dans le temps.
La majorité des micro-alguesappartient au phytoplanctonmarin ou d’eau douce ; la plupart des macro-alguessont
fixées au fond du littoral (phytobenthos), sauf les sargasses qui sont flottantes (voir p. 10).

 

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