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Historique de la classification du vivant

 

 

Classer le vivant, une nécessité :

On classe le vivant depuis  l’Antiquité. Les critères de classification ont été déterminés par les besoins des hommes (classification utilitaire des végétaux au Moyen-Age, qualités thérapeutiques ou poisons), guidés par leurs croyances (classification en accord avec le créationnisme par Linné et Cuvier, lutte pour imposer l'idée de filiation des organismes par Lamark et Geoffroy Saint Hilaire...), liés aux progrès des techniques scientifiques d’observation et d’identification (découverte de nouveaux organismes microscopiques, ADN et classification phylogénétique...). Les étapes de la classification du vivant font alterner des périodes de multiplication des groupes et de réunion de ceux-ci en groupes plus larges.

Classer les procaryotes :

Les procaryotes n'apparaissent dans la classification qu'à partir de leur identification, à la fin du 19ème siècle. Ils sont découverts dans de nombreux milieux extrêmes et étudiés à la fin du XXème siècle. Leur classification et leur répartition en deux groupes, les Eubactéries et les Archées posent encore de nombreuses questions. L'établissement d'une phylogénie des procaryotes et des eucaryotes amène à rechercher l'organisme originel et les conditions dans lesquelles il vivait. 

 

A- De l'Antiquité aux classifications fixistes

B- Les transformistes

C- Découverte et classification des unicellulaires

D- Comparaisons moléculaires et les trois règnes du vivant 

 

A- De l'Antiquité aux classifications fixistes :

  • Antiquité : Aristote classait les « êtres vivants » : minéral, végétal, animal, homme. La classification se faisait par l’observation à l’œil nu de différents critères d'appartenance au monde minéral, végétal ou animal. L'homme était à l'extérieur du monde animal, considéré comme l'être vivant le plus complexe après Dieu(x). Aristote évoque une chaîne naturelle de complexification graduelle entre les êtres, du cristal à l'homme jusqu'à l'être suprême.
  • L'invention de la nomenclature moderne "Systema Naturae" en 1735 : Carl von Linné (1707-1778) fonde la classification par l’observation de critères de ressemblance. Les végétaux qui partagent des ressemblances sont réunis dans des groupes hiérarchisés : règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce. Linné était créationniste et fixiste : il se ventait d'avoir trouvé le mode de classification de toutes les espèces créees par Dieu.
  • Précurseur du transformisme : Buffon (1707/1788) définit l'espèce comme "une succession continue d'individus qui peuvent se reproduire entre eux". Il propose que tous les animaux dérivent d'un petit nombre de familles et que les transformations à partir des organismes d'origine se font par dégénération de certains caractères mineurs.
  • Georges Cuvier (1769–1832) applique cette technique de classification aux animaux. Il fonde la théorie du catastrophisme en 1825. Chaque être créé par Dieu est parfait et doit jouer son rôle dans la nature. Les modifications des faunes dans les couches géologiques successives s'expliquent par des catastrophes. Cuvier nie en bloc toute idée transformiste, car contraire à la Bible (ses parents le destinaient à être ministre du culte luthérien).

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B- Les transformistes

  • Lamarck fonde le transformisme. La révolution française ayant eu lieu, il est plus facile de proposer l'idée d'évolution. Il écrit la "Philosophie zoologique" qui paraît en 1809.

Première loi : l'usage ou le non usage d'un organe entraîne sa transformation (cou de la girafe).

Deuxième loi : le caractère acquis par les parents se transmet aux enfants.

Sa théorie de l'évolution met la volonté de conservation de la vie et d'adaptation au milieu par chaque être vivant au coeur du mécanisme.

  • Lamarck croyait en la génération spontanée des organismes les plus simples.
  • Geoffroy Saint-Hilaire définit le plan d'organisation des Vertébrés, commun et unique.

Bien que de nombreux fossiles de reptiles, de primates soient découverts, l'idée d'évolution soutenue par Lamarck et Geoffroy Saint Hilaire a du mal à être admise en France : les créationistes et fixistes y sont des scientifiques puissants.

  • En Angleterre (1859), Alfred Wallace et Charles Darwin co-découvrent la théorie de l'évolution des espèces. Alfred Wallace publie un article sur ce sujet, ce qui pousse Charles Darwin à publier plus rapidement que prévu son "De l'origine des espèces" : "La seule classification valable est généalogique". Les ressemblances et différences entre organismes résultent de l'évolution et de leur interaction avec le milieu (sélection naturelle).

Lire à ce sujet l'article de Jean Claude Hervé

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C- Découverte et classification des unicellulaires

  • Le microscope optique permet la découverte d'un monde unicellulaire.

Il a été inventé au 16ème siècle

Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723) attire l’attention des scientifiques sur l’intérêt de son utilisation pour connaître le monde vivant : il présente plusieurs observations de cellules.

  • microscope.gif
  • 1864, Louis Pasteur réfute l'idée de génération spontanée des organismes microscopiques. Il observe et identifie plusieurs bactéries responsables des maladies humaines contagieuses.
  • Ernst Haeckel (1866), entomologiste allemand reprend la théorie de l'évolution de Darwin et formule la loi de biogénétique fondamentale : "L'ontogénèse récapitule la phylogénèse" en observant le développement des embryons de Vertébrés. Il a par ailleurs mis en évidence les hétérochronies dans les développements. Haeckel a utilisé sa théorie à des fins racistes : il a fondé l'association des monistes. Il affirmait que le développement des races humaines supérieures dépassait celui des races inférieures, idéologie raciste reprise par le national socialisme.

                        place de l'homme dans l'arbre du vivant      arbreheake2l.gif

Il a contribué à la classification du vivant en définissant le groupe des Protistes :

animaux : Métazoaires

végétaux : Plantes – Algues – Champignons                                    

protistes : Protozoaires – Bactéries – Myxomycètes 

             arbreheakel.gif

  • Le microscope électronique permet la découverte de l'ultrastructure cellulaire :

Le principe du microscope électronique en transmission a été mis au point en 1931 par Max Knoll et Ernst Ruska (prix nobel de physique en 1986).

Le noyau, organite des Eucaryotes, est caractérisé ainsi que son adn, comme un long filament.

  • la définition de eucaryotes et procaryotes est établie par Stanier, Doudoroff et Adelberg (1963)
  • Willi Henning (1913-1976) développe la cladistique dans les années 50

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D- Comparaisons moléculaires et les trois domaines du vivant :

Comment classer les procaryotes ?

  • En 1965, Pauling et Zuckerhandl suggèrent que les séquences d'acides nucléiques et protéiques changent avec le temps, et peuvent être utilisées comme des chronomètres moléculaires.
  • Whittaker (1969) étudie les champignons et propose d'en faire un règne à part entière. Il identifie aussi les caractéristiques des bactéries qu'il nomme Monères. Le monde vivant est alors classé en cinq groupes :

                       monères (bactéries); protistes (unicellulaires); champignons; végétaux; animaux

Whittaker.jpg

 

 

 

identification des archées et discussion sur les domaines du vivant :

  • Carl Woese en 1970  définit cinq groupes : eubactérie, archeobactéries, protistes, champignons, végétaux, animaux. Cette classification repose sur la comparaison des ARN 16S par la première technique de Frederick Sanger : les ARN 16S  sont découpés en oligonucléotides. Une empreinte des fragments obtenus est réalisée pour chaque espèce et comparée aux empreintes des autres espèces. Un coefficient de similarité des empreintes est calculé.     

 

        

eucarya0jpg.jpg

 

 

 

  • George Fox étudie les empreintes de "bactéries méthanogènes" en 1976. Il découvre qu'elles présentent autant de différences avec les autres bactéries, qu'avec les Eucaryotes. Ces bactéries méthanogènes sont nommées Archeobactéries par Woese : en effet, ces procaryotes sont supposés être les descendants de procaryotes primitifs vivant dans des conditions extrêmes ( haute température, milieu anoxique).
  • Ces comparaisons moléculaires ont montré que les chloroplates sont apparentés aux cyanobactéries (Eubactéries).
  • De nombreuses campagnes de recherches de procaryotes en milieux extrêmes sont menées : sources chaudes, glaces polaires, sources hydrothermales sous marines, milieux salés.

températures supportées par le vivant les limites de température du vivant

 

Alors que Cavallier - Smith (1981) découpe le vivant en plusieurs règnes : eubactéries, archébactéries, archéozoaires, protozoaires, chromistes, champignons, plantes, animaux, .....

Carl Woese regroupe le vivant en trois domaines : les Archées, les Bactéries et les Eucaryotes.

 

Parenté entre Eucaryotes, Archées et Bactéries

En 1985, Gary Olsen, (prix Crafoord 2003, chercheur du laboratoire de Woese) propose le premier arbre du vivant comportant le groupe de archeobactéries. Cet arbre n'est pas enraciné et partage le vivant en trois groupes, les Eucaryotes s'y trouvant à parts égales avec les eubactéries et archeobactéries.

arbre non enraciné u psud.JPG

 

 

Activité pédagogique proposée : Comment établir l'arbre du vivant à trois règnes ?

 

  • En 1990, Woese remplace le terme d'Archeobactéries par Archées : l'idée d'un groupe aux caractéristiques primitives est obsolète. 
  • Les comparaisons de séquences de deux facteurs d'élongation (EF1 et EF2), issus d'une duplication d'un seul gène ancestral ayant existé avant LUCA (Last Universal Common Ancestor), montre que les Archées et les Eucaryotes sont plus proches entre eux qu'avec les Eubactéries.

 

Dans quelles conditions la Vie est-elle apparue ?

  • Karl Stetter construit un arbre universel du vivant dans lequel les branches conduisant de LUCA aux premières Eubactéries et Archées comportent des organismes hyperthermophiles. L'idée d'une origine de la vie dans des fonds océaniques à hautes températures convient à la majorité des scientifiques.
  • En 1999, Patrick Forterre (Institut Pasteur) réfute l'idée d'un LUCA hyperthermophile. Il se fonde sur les études d'une équipe de chercheurs lyonnais, menée par Manolo Gouy , qui comparent la richesse en bases CG de l'ARN des différents organismes et de l'ARN de LUCA (établi mathématiquement) ainsi que sur les comparaisons moléculaires des Archées et des Eubactéries.
     

 

Le débat continue

 

Si tous s'accordent pour classer le vivant dans les trois domaines (Eucaryotes, Archées, Bactéries), les caractéristiques de LUCA et les origines de la vie terrestre sont toujours vivement discutées par les scientifiques : LUCA était-il hyperthermophile comme semble le montrer les comparaisons des ARN 16S ou mésophile comme l'indique l'étude d'autres constituants cellulaires ?

 

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