Science et Nature - observations de symbioses dans la nature

Exemples de symbioses :

On parle de symbiose lorsque deux organismes vivent ensemble, en une association réciproquement bénéfique. La symbiose apparait aujourd’hui comme un moteur essentiel dans la physiologie, leur écologie et également l’évolution du vivant.

Les symbioses sont très courantes dans le monde vivant et facilement observable comme avec les lichens ou les fabacées.

Les Lichens

 

Les lichens colonisent divers milieux souvent inhospitaliers, de notre environnement : troncs d’arbres, rochers, sol etc…

Ce sont souvent des organismes pionniers qui vont peu à peu constituer un sol.
On estime qu’un peu moins de 10 % de la surface des terres sont recouvertes d’une végétation lichénique. Ceci montre leur importance écologique au niveau mondial.
Le lichen est formé par l’association d’un champignon, responsable de la forme de la plante et d’une algue dont les cellules sont abritées, entre les filaments du champignon. Cette coexistence est appelée une symbiose c’est-à-dire, une association à bénéfices réciproques.
Le champignon fournit à l’algue son abri, et l’approvisionne en eau, minéraux et l’algue fournit au champignon des aliments organiques synthétisées grâce à la photosynthèse.

Coupe de lichen observé au microscope (x100) : un lichen en forme de « trompette ». On observe bien les algues unicellulaires enchâssées dans les hyphes du champignon.

La cladonie à pyxide : un lichen en forme de « trompette ».

Diversité de lichens sur un granite en bord de mer :
lichen blanc central avec apothécies noires (structures reproductrices) : Lecanora atra
lichens noirs ressemblant à des tâches de goudron : Verrucaria maura
lichens jaunes : Caloplaque maritime et des lichens fruticuleux verts pâles : Ramalina siliquosa.
On retrouve ces espèces sur les étages adlittoral et supralittoral.
Voir l’article complet : http://sciences-nature.fr/244-2/

Un lichen du genre Cladonia. Ce genre comporte de très nombreuses espèces. Il s’agit toujours de formes dressées et essentiellement terricoles, c’est-à-dire se développant sur un sol.
Certains représentants du genre habitant les régions arctiques sont bien connus en raison de leur importance dans l’alimentation de quelques animaux, dont le renne, le caribou.
Ici, il s’agit du Cladonia portentosa caractéristique par sa forme en coussinets arbustifs très denses. Il résiste à de longues périodes sèches, il devient alors très cassant.

Les mycorhizes : association entre les racines de végétaux et des champignons

 

L’amanite tue-mouches (Amanita muscaria) est un champignon commun et facile à reconnaître : son chapeau possède une belle couleur rouge vif parsemé de tâches blanches. Il mesure jusqu’à 25 cm de haut, on le trouve surtout en sol acide en association avec le bouleau ou l’épicéa. Il est originaire des régions tempérées de l’hémisphère nord.
Ce champignon est très toxique, il ne faut surtout pas le manger.

L’amanite tue-mouches, un champignon de la famille des amanitacées :

Les amanitacées sont une famille bien connue, car elle compte quelques uns des champignons les plus dangereux, comme l’amanite phalloïde (champignon mortel).
La grande majorité des espèces de cette famille forme des mycorhizes avec les arbres.
Les mycorhizes sont des associations symbiotique entre les filaments des champignons et les racines des arbres.
Les filaments du champignon peuvent se développer sur un très grande surface, ce qui permet d’extraire plus d’ions minéraux nécessaire à la croissance des plantes. En échange, les plantes fournissent aux champignons une partie de leurs photo-assimillats (sucres) qui permettront de nourrir le champignon.

Le vers plat de Roscoff

 

Observation sur les côtes bretonnes à marée basse sur le sable d’un dépôt vert bouteille faisant penser à un dépôt d’algues.
En réalité, il s’agit de milliers de petits vers contenant des algues : c’est le vers plat de Roscoff Symsagitifera Roscoffensis

En regardant avec une loupe binoculaire, on arrive bien à voir la multitude de petit vers entre les grains de sables.

Observation microscopique de deux vers observés au 40X.
On arrive ici à distinguer les algues (points verts) dans son corps.
Il s’agit donc bien d’un ver symbiotique : il vit avec des algues, il s’agit donc d’un « animal-plante ».

 

 

Observation microscopique (X 400)de l’extrémité antérieure (« tête ») du ver plat – on y voit clairement les micro-algues vertes et au centre on distingue le statocyste (circulaire). On observe deux tâches marrons à équidistance de ce statocyste, il s’agit des 2 photorécepteurs.

Le statocyste est un gravito-senseur qui permet au ver de s’orienter dans l’espace. Le statocyste est un organe de l’équilibre sensible à la gravité chez les invertébrés et chez les plantes. Il comprend au moins un statolithe solide entouré de cellules ciliées (cils sensoriel).

Le ver possède deux photorécepteurs qui flanquent le statocyste : la perception de la lumière permet au ver de se diriger vers des environnements éclairés : on parle de phototropisme.
Le ver abrite jusqu’à 25 000 cellules d’algues vertes dans son corps ! Il s’agit d’une algue verte unicellulaire : Tetraselmis convolutae.

 

 

Cnidaires (famille des méduses)

 

Les hydres sont des cnidaires vivant dans les mares, la photo ci dessus montre une hydre verte grossit 20 X grâce à une loupe.
Elle se nourrit du zooplancton de la mare. Elle capture ses proies grâce à ses tentacules qui contiennent des cellules urticantes spécialisées : les cnidocytes (comme chez tous les cnidaires).

Hydre verte observée au microscope. On observe ici son anatomie avec de nombreux tentacules et au centre, son unique orifice : la bouche.
On remarque bien dans les cellules endodermiques de nombreux « ronds verts », ce sont des zoochlorelles : des algues unicellulaires microscopiques symbiotiques.

L’hydre verte vit en symbiose avec ces algues unicellulaires, on pourrait donc parler d’un animal « semi-photosynthétique ».
L’hydre bénéficie de l’oxygène produit par la photosynthèse des algues, et ces dernières, protégées par l’hydre, profitent des déchets de sa respiration et de sa nutrition: dioxyde de carbone et déchets azotés.
Les zoochlorelles font parties de la famille des dinoflagélées ou dinophytes. D’autres dinophytes vivent en symbiose avec des éponges, coraux , vers plats, mollusques et crustacés.

L’anémone verte famille des méduses : ses tentacules urticantes permettent la capture de plancton, de petites crevettes ou petits poissons. Les pigments photosynthétiques de l’algue donnent sa couleur à l’anémone.
Elle vit en symbiose avec des algues unicellulaires appartenant au groupe des dinoflagellés situées à l’intérieur des cellules de l’anémone.

Photo microscopique d’une coupe transversale d’un tentacule d’anémone verte.
Ces algues transfèrent à l’anémone les produits de leur photosynthèse en échange d’un abri contre la prédation et de nutriments utiles à la photosynthèse.
Tout comme pour les coraux, les algues sont expulsées lors de stress environnementaux (température, acidité…) ou anthropiques ce qui cause le blanchissement de l’individu pouvant entraîner à terme la mort de celui-ci.
Aujourd’hui avec le réchauffement climatique, le blanchissement des récifs coralliens est de plus en plus important mettant en danger ces écosystèmes parmi les plus riches en biodiversité du monde.

Fabacées (ex papilionacées)

 

Les fabacées (ex papillionacée ou légumineuse) sont une famille de plante à fleurs qui ont leurs fleurs en forme de papillons. Toutes les plantes de cette famille vivent en symbiose avec des bactéries fixatrice d’azote au niveau des racines.
L’azote est souvent un des éléments minéraux limitant dans le sol, les plantes alors en carence se développe mal. L’intérêt de vivre en symbiose pour ces plantes est de trouver une source d’azote, nécessaire pour constituer sa matière.
Elles ont un grand intérêt en agriculture car elles permettent de limiter l’utilisation d’engrais azotées.

Observation de racine de trèfle : présence de nodosités, elle mesure entre 1 mm et 1cm (voir flèche rouge). Les nodosités sont le lieu où  vivent les bactéries fixatrices d’azote, du genre Rhizobium.
Ces bactéries transforme l’azote de l’air : N2 en ion ammonium : NH4 +, grâce à une enzyme particulière : la nitrogénase.
L’échange entre les 2 organismes est le suivant : les bactéries fournissent l’azote sous forme d’ions ammonium à la plante et la plante fournit une partie des photo-assimilats (= source de nourriture) aux bactéries

Le trèfle des prés (Trifolium pratense) est un trèfle très commun et même parfois cultivé comme plante fourragère ou pour enrichir le sol en azote grâce à la symbiose.

Le genêt épineux ou genêt scorpion (Genista scorpius) est un petit arbuste de la garrigue : moins de 1 mètre, il est très piquant et il peut être douloureux pour les randonneurs !

Le genêt d’espagne est un arbuste qui peut dépasser 2 mètres. Il possède des fleurs jaune vif, ses rameaux, souvent sans feuilles, sont flexibles et restent verts une bonne partie de l’année.
On le trouve le plus souvent en plaine et dans les maquis. Cet arbuste pionnier colonise les friches et les espaces ouverts, en particulier le long des routes et autoroutes.
Cette plante peu odorante se trouve à l’état naturel notamment dans la vallée du Rhône et sur le pourtour méditerranéen.