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Introduction à la biologieStéphanie Bonneau
Laboratoire Jean Perrin
http://stephanie.bonneau.free.frIntroduction à la biologie – Stéphanie Bonneau
Laboratoire Jean Perrinhttp://www.labos.upmc.fr/ljp/
Diversité et limites du VivantDiversité et limites du Vivant
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« Bottom-up »« Top-down »
Vivant ?
Chimie pré-biotiquePremières « cellules » L.U.C.A Diversification
Les microorganismes et l’histoire de la TerreLes microorganismes et l’histoire de la Terre
?
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Découverte de la Vie microscopiqueDécouverte de la Vie microscopique
Antoni van Leeuwenhoek (1632 – 1723)
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Classification taxonomiqueClassification taxonomique
Carolus Linnaeus (1707 – 1778)
AnimauxPlantesChaos infusorium
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Classification Exemple
Règne Métazoaires
Embranchement (i.e. Phylum) Chordés
Classe Mammifères
Ordre Primates
Famille Hominidés
Genre Homo
Espèce Homo sapiens
Variété Homo sapiens sapiens
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Arbre phylogénétiqueArbre phylogénétique
Ernst Heinrich Philipp August Haeckel(1834 – 1919)
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Théorie cellulaireThéorie cellulaire
Matthias Jakob Schleiden (1804 – 1881)
Rudolf Virchow(1821 – 1902)
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Theodoro Schwann (1810 – 1882)
Louis Pasteur (1822 – 1895)
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EucaryotesEucaryotes ProcaryotesProcaryotes
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karyon = noyau
ProcaryotesProcaryotes
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EucaryotesEucaryotes
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La cellule : unité du VivantLa cellule : unité du Vivant
Forme, structureSystème ouvert
Échanges contrôlés Auto-réplication
Communication/Signalisation
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Échanges contrôlés
Croissance
Auto-réplication
Diversification/Évolution
Autocinèse/Mouvement (Interne ou externe)
Différenciation
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Limites du VivantLimites du Vivant
Virus
TMV
HIV
Influenza Virus
Hepatite C Virus
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Coronavirus
Filamentous phages
Bacteriophage P22
Adenovirus
West Nile Virus
HIV
Bacteriophage Phi19
Métabolisme CellulaireMétabolisme Cellulaire
Source de Matière
• Organique
• Inorganique
Hétérotrophe
Autotrophe
Source d’électrons
Source de carbone
• Organique
• Inorganique
Organotrophe
Lithotrophe
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Source d’Énergie • Lumière
• Chimie redox
Phototrophe
Chimiotrophe
RespirationFermentation
• Inorganique Lithotrophe
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Source de
matière
Source
d’énergie
CO2 Organique
Lumière Photo-autotrophe Photo-hétérotrophes
Réactions redox -organique
Chimio-hétérotrophe
Principaux types trophiquesPrincipaux types trophiques
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organique
Réactions redox -inorganique
Chimio-autotrophes Mixotrophes
Donneurs d’électron : Composés réduits, H20, H2S, S2O32-, Fe2+, CH4…Accepteurs d’électrons : Fumarate et autres composés oxydés, O2, S2, SO42-, NA(D)P+…
ProtéinesRibosomale, ATPase…
Lipides membrane
Polysaccharides Unicité du VivantUnicité du Vivant
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Ribosomes
Matériel Génétique- ADN -
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Dernier ancêtre commun
Unicité du VivantUnicité du Vivant
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Diversité du VivantDiversité du Vivant
Champignons
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Plantes
Protistes
Animaux
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Fossiles et Évolution Fossiles et Évolution
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Morphologie des procaryotesMorphologie des procaryotes
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Morphologie de procaryotesMorphologie de procaryotes
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Morphologie de procaryotesMorphologie de procaryotes
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Microbiologie classiqueMicrobiologie classique
Isolation
Étude métabolique
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Étude morphologique
Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
Zuckerkandl et Pauling “ Molecules as Documents of Evolutionary History ”
1965, J. Theor. Biol. 8:357-366
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Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
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Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
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Arbres phylogénétiques
Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
AB
A
CD
Distances phylogénétiques
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BC
D
E
F
G
EF
G
Échelle : n mutations/paires de bases
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Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
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ARN ribosomique 16S
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Karl Woese, 1977
Phylogénie moléculairePhylogénie moléculaire
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Bactéries EucaryotesArchées
• Morphologie • Lipides • Réplication
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• Morphologie• Mode de vie
• Lipides • Réplication• Transcription• Traduction
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Groupe des ArchéesGroupe des Archées
« Extrêmophiles»
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« Extrêmophiles»
Diversité microbienneDiversité microbienne
Écologie moléculaire
Échantillon
Amplification RT-PCR
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Échantillon naturel
<1% diversité
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Diversité microbienneDiversité microbienne
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Diversité microbienneDiversité microbienne
Bactéries
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2005 : 53 phyla dont 35 sans représentants en culture
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Diversité microbienneDiversité microbienne
Archées
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2002 : 18 phyla dont 10 sans représentants en culture
Diversité des eucaryotesDiversité des eucaryotes
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« Retard » en phylogénie moléculaireDiversité sous-estimée
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Diversité des eucaryotesDiversité des eucaryotes
6 super groupesmonophylétiques
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Laura Wegener Parfrey, Erika Barbero, Elyse Lasser, Micah Dunthorn, Debashish Bhattacharya, David J Patterson, and Laura A Katz (2006 December). "Evaluating Support for the Current Classification of Eukaryotic Diversity". PLoS Genet. 2 (12):
Diversité des eucaryotesDiversité des eucaryotes
6 super groupesmonophylétiques
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Diversité microbienneDiversité microbienne
Picoeucaryotes
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Ostreococcus
Picoplancton méditerranéen (200 m)
Diversité microbienneDiversité microbienne
FISH « Fluorescence In Situ Hybridation »
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Phylogénétique, Diversité et Unicité du VivantPhylogénétique, Diversité et Unicité du Vivant
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