LES PROTOZOAIRES FLAGELLES

Les Protozoaires(grec -protos:premier et zôon:animal) sont des animaux unicellulaires microscopiques (certains atteignent la taille de 1 mm )Cette cellule est composée d'une membrane protégeant un cytoplasme et un ou plusieurs noyaux.La membrane assure les échanges avec le milieu extérieur.Le cytoplasme referme des "organites" assurant toutes les fonctions végétatives de l'animal.Le noyau préside à la fonction de reproduction.Les Protozoaires constituent un sous - règne qui ,avec les animaux multicellulaires, forment le règne animal.Ils sont apparus très tôt dans le monde animal.Leur adaptation à des habitats variés,leur capacité à rester vivants en s'enkystant lorsque leur environnement est fortement dégradé,ont contribué à leur large distribution à travers le monde.Ils sont rassemblés en quatre embranchements :

Les Flagellés ,les Rhizopodes, les Ciliés et les Sporozoaires.Ils interviennent dans tous les réseaux trophiques ( chaines alimentaires) de la terre .Nous nous limitons, ci-dessous ,à quelques uns d'entre-eux qui vivent au lac de Ste Hélène .

LES FLAGELLES.

Ces organismes possèdent un ou plusieurs flagelles qui permettent leurs déplacements.La plupart sont munis de "chromatophores"(organite renfermant de la chlorophylle)leur permettant de réaliser la photosynthèse comme les végétaux.Ils possèdent presque une fonction visuelle gràce à leur stigma qui détecte la lumière.Certains comme "Euglene" peuvent se nourrir de matières organiques.

"Il existe ,chez les Euglènes,toute la gamme des autotrophes et héterotrophes montrant que la limite entre l'animal et le végétal n'est pas aussi évidente au niveau de ces organismes inférieurs". (Encyclopédie alpha).

Ci dessous quelques Euglènes parmi les 12 espèces de flagellés vivant au lac de Ste Hélène:

Phacus pleuronectus:45à 100µ	Phacus acuminata:30 à 40µ	Phacus longicauda:120 à 170µ	Euglena acus:50 à 75µ

Observons sur ces dessins le stigma de couleur orange ainsi que les chromatophores ,petits disques vert foncé, qui donnent cette couleur à toute la cellule.Euglena acus complète son alimentation en capturant des algues unicellulaires.Tous ne posèdent qu'un flagelle qui constitue leur organe locomoteur (semblable à celui du spermatozoide).Dans l'ordre suivant (Dinoflagellida) la cellule s'est dotée de deux flagelles améliorant sa capacité de mouvements.L'action combinée de ces deux flagelles donnent à ces organismes des déplacements caractéristiques.Ils sont recouverts d'une enveloppe composée de cellulose de construction simple ou complexe comme le montrent les reproductions ci-dessous:

Les membres de cette classe sont capables ,pour se déplacer ou pour capturer leurs proies ,de former des pseudopodes correspondant à l'allongement du cytoplasme dans le sens de déplacement.Les plus représentatifs au lac appartiennent à l'ordre des Amibes (Amoebida).Dix taxons de cette classe ont été identifiés au lac.

Ces Protozoaires sont ,en général, sphériques avec des "axopodes" nombreux et rayonnant autour de la sphère.Ils capturent leurs proies à l'aide de ces axopodes .Leur nourriture comporte d'autres protozoaires vivants,des Rotifères ou des algues unicellulaires.Certains libèrent ,sur leurs axopodes, des substances qui paralysent la proie.Ci-dessous deux spécimens parmi les plus fréquents au lac ,de l'ordre HELIOZOIDA.

Les Héliozoaires sont ,à l'image de notre soleil ,de très beaux protozoaires.

Actinosphaerium:>400µ.Abondant à Ste Hélène	Indéterminé,peut-être Acanthocystidae:300µTrès abondant.	Actinosphaerium

Biologie des protozoaires:

Les Protozoaires sont des organismes unicellulaires et ne sont pas à proprement parler des animaux. Ces organismes font partie d'un règne bien à eux: celui des Protistes.
L'apparente simplicité des Protozoaires est trompeuse. En fait, la cellule unique des Protozoaires est plus complexe que la cellule animale typique. Toutes les fonctions nécessaires à la vie animale sont remplies par cette cellule unique. Ce sont les organelles de cette cellule qui remplissent le rôle des tissus et organes des animaux plus complexes.
Tous les animaux doivent maintenir et contrôler les échanges entre leur corps et le milieu ambiant. Ces échanges se font par diffusion à travers les membranes cellulaires (ou osmose dans le cas de l'eau). La diffusion joue donc un grand rôle dans la respiration, l'alimentation, l'excrétion et l'osmorégulation chez tous les organismes.

Classification:

Les Protozoaires sont divisés en trois embranchements principaux.
L'amibe et l'euglène (en bas) sont tous deux des Sarcomastigophores.

Les Sarcomastigophores (sarkodes=charnu, mastigos=fouet, phoros=qui porte) comprennent les amibes et les Flagellés qui se déplacent à l'aide de mouvements amiboïdes ou à l'aide d'un flagelle. Certaines amibes du sol sont couvertes d'une coquille, le test qui permet de résister à la dessiccation.
Paramécie.

Les Ciliés (embranchement Ciliata), comme la Paramécie , sont les Protozoaires les plus spécialisés et ceux qui ont la plus grande complexité structurelle. Ils sont caractérisés par la présence de nombreux cils.

Locomotion et support :

Les Protozoaires vivent dans un univers où les forces de viscosité dominent . Leur mouvement est principalement limité par la cohésion des molécules d'eau. Le gros du travail à effectuer sert à vaincre cette cohésion. En pratique, cela implique qu'ils ne peuvent se déplacer que si ils battent continuellement de leurs cils ou de leur flagelle et que leur déplacement n'entraîne que très peu les molécules d'eau dans leur sillage. Pour vous donner une idée de ce que vivent les Protozoaires, imaginez vous en train de nager dans de la mélasse!
La locomotion des Protozoaires nécessite donc beaucoup de travail, mais ce travail serait inutile si le protozoaire ne pouvait maintenir sa forme. En effet, le battement des cils ou flagelles ne ferait que déformer l'animal sans le déplacer (imaginez vous en train de pousser un ballon mou au travers de la mélasse...). La membrane externe des Protozoaires doit donc être renforcée pour permettre le mouvement: ce sont les éléments cytosquelettiques qui donnent la forme et la rigidité des Protozoaires. Les microtubules de protéine (tubuline) sont les éléments de base de ce cytosquelette.
On retrouve trois types d'organelles locomotrices chez les Protozoaires.
Mouvement amiboïde.

Les pseudopodes sont le principal moyen de locomotion des amibes. Le mouvement caractéristique produit par les pseudopodes est appelé mouvement amiboïde. Il est rendu possible par la présence de deux types de cytoplasme: l'ectoplasme qui a la texture d'un gel, et l'endoplasme granulaire qui est plus fluide. L'ectoplasme, retrouvé en périphérie, agit un peu à la manière d'un boyau d'ou jaillit l'endoplasme vers l'extrémité du pseudopode naissant. Rendu à la périphérie, l'endoplasme change d'état et se transforme en gel. L'ectoplasme dans la partie arrière de l'amibe reprend l'état fluide et se transforme en endoplasme pour alimenter le mouvement. Les forces responsables du mouvement n'ont pas encore été clairement identifiées. Il semble que le mouvement, comme les contractions musculaires, implique des microfilaments d'actine et de myosine.
Figure 15. Structure 9+2 des cils et flagelles

Les flagelles et les cils ont la même structure interne. Ils sont formés de neuf paires de microtubules formant un cercle autour d'une paire centrale (structure 9+2). Les cils et flagelles retrouvés chez presque tous les animaux ont la même structure.
Figure 16. Battement d'un flagelle et d'un cil.

Le mouvement des cils et des flagelles est alimenté par des molécules d'ATP. Chez les Ciliés, comme la paramécie, le battement des cils serait inefficace s'il n'était pas coordonné. Cette coordination est faite mécaniquement par un appareil complexe de fibrilles interciliaires qui relie les cils entre eux et contribue à rendre la pellicule plus rigide.
Ci dessous à gauche: Section de la pellicule d'un cilié montrant les fibrilles formées de microtubules à la base du cytosquelette © BIODIDAC

Chez les ciliés (voir shéma ci-dessus à droite),un réseau complexe de fibriles unissent les corpuscules(motorium).Peut-être s'agit-il de l'ébauche d'un système nerveux?

Un centre moteur commande,par ce réseau les mouvements des cils et assure leur synchronisme.

Les fibriles musculaires existent chez les ciliés,comme doublure de la membrane cellulaire ou comme partie constituante de muscles annulaires,de pédoncules,de ventouse.

Respiration et circulation :

Les Protozoaires dépendent exclusivement de la diffusion pour la respiration et la circulation de l'oxygène et des éléments nutritifs. La pellicule doit donc être perméable, ce qui empêche les Protozoaires de coloniser les milieux terrestres à moins que l'air soit continuellement saturé d'humidité .

Les Protozoaires, comme tous les organismes aquatiques, font face à des problèmes lorsque la température de l'eau est élevée. En effet, les besoins d'oxygène augmentent avec un accroissement de la température. Cependant, la solubilité de l'oxygène dans l'eau diminue lorsque la température augmente . Les hautes températures sont donc défavorables à leur survie.
Le déplacement permet un certain renouvellement de l'eau au contact de la pellicule externe. Ce renouvellement, couplé aux mouvements du cytoplasme à l'intérieur de la cellule permet de maintenir un gradient de concentration en oxygène de chaque coté de la membrane, et donc de faciliter l'entrée d'oxygène par diffusion

Alimentation et digestion :

Les Amibes se nourrissent de deux façons. La première, la phagocytose, permet à l'amibe d'ingérer des particules. Les pseudopodes entourent la particule qui est incorporée au cytoplasme entourée d'une membrane formant une vacuole. Cette vacuole se fusionne ensuite à un ou plusieurs lysosomes qui contiennent les enzymes digestives permettant de dégrader les hydrates de carbones et les protéines. La deuxième, la pinocytose, permet aux amibes d'ingérer des liquides ou des éléments nutritifs dissous.
Chez la Paramécie, un cilié, l'ingestion a lieu dans une zone spécialisée de la pellicule appelée le cytostome. Le matériel ingéré est inséré dans une vacuole, puis combiné à des lysosomes. L'élimination des éléments indigestibles se fait également dans une zone spécialisée: le cytostome.
Excrétion et osmorégulation
La digestion et la dégradation des protéines par les animaux produisent des déchets contenant de l'azote. Ces déchets azotés doivent être éliminés car ils sont toxiques. L'ammoniac (NH3) est le produit direct du métabolisme des protéines. Il a comme caractéristique d'être très soluble dans l'eau, mais il est également extrêmement toxique.
Les Protozoaires éliminent leurs déchets azotés sous forme d'ammoniac par diffusion. Ce mécanisme simple est possible parce qu'ils ont un fort rapport surface:volume, et parce qu'ils vivent en milieu aquatique. La diffusion de l'ammoniac est également facilitée par les mouvements internes du cytoplasme. La plupart des animaux plus gros ne pourront dépendre uniquement de la diffusion pour se débarrasser de leurs déchets azotés.

Structure de la vacuole contractile d'une paramécie.

Les Protozoaires qui vivent en eau douce font face à des problèmes osmotiques. Leurs fluides internes ont une pression osmotique supérieure à celle de leur milieu (on dit qu'ils sont hypertoniques à leur milieu). L'eau entre donc continuellement à l'intérieur de la cellule par osmose. Pour éliminer les surplus d'eau, ces organismes dulcicoles sont munis d'une structure spécialisée: la vacuole contractile. Un transport actif des sels minéraux vers l'intérieur de la cellule permet de plus à l'organisme de maintenir son équilibre osmotique. Les Protozoaires marins ont une pression osmotique interne à peu près égale à celle de l'eau de mer, ils sont isoosmotiques à l'eau de mer.

Reproduction :

Le mode principal de reproduction chez les Protozoaires est la reproduction asexuée, mais la reproduction sexuée est également commune.

La reproduction asexuée est avantageuse car elle est énergétiquement plus économique. Cependant, elle maintient une faible variabilité génétique à l'intérieur des lignées, ce qui réduit la rapidité avec laquelle les lignées peuvent évoluer. Les Protozoaires qui ne se reproduisent qu'asexuellement dépendent entièrement des mutations pour modifier leur patrimoine génétique. Seul leur grand pouvoir reproductif et leur cycle de vie rapide leur permet de s'adapter assez rapidement pour ne pas être éliminés par sélection naturelle.
La reproduction asexuée peut être:

1) une fission binaire, au cours de laquelle l'individu se sépare littéralement en deux pour produire deux individus identiques et de même taille;

2) un bourgeonnement au cours duquel une extension de l'organisme se sépare et produit un nouvel individu;

3) une fission multiple où le parent multinucléé se divise en plusieurs cellules de taille semblable.
La reproduction sexuée implique généralement la formation de gamètes mâles et femelles (gamétogénèse), mais, chez les Ciliés, il existe un mécanisme spécial d'échange de matériel génétique qui ne fait pas intervenir des gamètes: c'est la conjugaison. .

(Extrait du cours de biologie de:Antoine MORIN ,université d'Ottawa.)