Thème 2 : la taxinomie 1 : Chapitre 2 : les 5 règnes du monde vivant

Historique : le système à deux règnes

Depuis ARISTOTE (4ème siècle avant notre ère) jusqu'au début du 20ème siècle, la plupart des biologistes se contentaient de diviser le monde vivant en deux règnes: les végétaux et les animaux. Tout organisme ressemblant à l’homme (c'est-à-dire possédant des membres et des organes sensoriels, ingérant des proies, susceptible de s’accoupler, etc.) était reconnu comme un animal et tous ceux qui s’écartaient de ce modèle étaient rejetés dans le groupe des végétaux. Cette
subdivision avait un caractère nettement axiomatique, reflétant une vision anthropocentrique et
anthropomorphique du monde qui a profondément influencé la pensée occidentale jusqu’au 19ème
siècle.

Si cette vision du monde vivant n'est plus celle des scientifiques actuels, il faut remarquer qu'elle
reste encore extraordinairement vivace dans l'inconscient collectif: les coraux, les éponges, etc. sont couramment perçus par le non-spécialiste comme plus proches des végétaux que de
l’homme. Par ailleurs, le développement des techniques microscopiques, faisant découvrir la
diversité insoupçonnée des micro-organismes, a fortement contribué à ébranler ce système. Les
formes unicellulaires douées de motilité et ingérant de la nourriture furent reconnues tout
naturellement comme un groupe d’animaux inférieurs, les protozoaires, tandis que d’autres,
immobiles et photosynthétiques, constituèrent le groupe des végétaux inférieurs ou protophytes.

A côté de ces organismes “rassurants”, restaient une large gamme de formes jugées aberrantes,
chez lesquelles la non-motilité, la possession de flagelles ou de pseudopodes, la photosynthèse, la
capacité de capturer des proies sont combinées de diverses façons qui ne relèvent strictement ni
de l’état animal ni de l’état végétal, au sens où ces mots étaient habituellement définis.
Les champignons n’entrent pas non plus de façon satisfaisante dans un système à deux règnes,
puisqu’ils ne sont pas pigmentés mais ne capturent pas non plus de proies. Enfin, la découverte
des cellules sans noyau a achevé de convaincre les biologistes de l’inadéquation du système à deux
règnes.

Quels sont les critères objectifs sur lesquels peut se baser un système moderne de subdivision des
organismes vivants en règnes ? Les métabolismes énergétiques et la complexité structurale sont
de bons candidats.

Classification basée sur la complexité structurale : 5 règnes

Distinction entre uni-et pluricellulaires : Rappel:

Le règne des Procaryotes ou Monères

Organismes à cellules procaryotiques. Unicellulaires ou pluricellulaires à faible degré de
différenciation cellulaire.

Historique:

Les Monères constituent un groupe assez bien caractérisé au point de vue cytologique
, mais très hétérogène au point de vue des métabolismes énergétiques. Tous les types de métabolismes y sont représentés. Des travaux récents suggèrent que les Procaryotes constitueraient eux-mêmes un groupe très hétérogène: sur base de leur grande original
ité biochimique, les Archébactéries méritent, pour certains auteurs, d’être élevées au rang de règne à part entière.

Le règne des Protistes (Protoctiste)

Ce sont des eucaryotes, unicellulaires, ou pluricellulaires mais à niveau de différenciation cellulaire
faible.

Historique:

Règne très hétérogène sur le plan des métabolismes énergétiques.
Dans les anciennes classifications, le règne des protistes se divisait généralement en trois parties :
- les protozoaires, à affinités animales
- les protophytes, à affinités végétales
- les protistes fongiformes ou mycétozoaires ou protomycètes, à affinités avec les champignons.

a) Les Protoctistes obligatoirement ou facultativement autotrophes constituent le groupe des
algues. On introduit le terme de thalle pour désigner l'appareil végétatif des Protoctistes
chlorophylliens. Il s’agit d’un appareil végétatif très simple, ne montrant ni tige, ni feuilles, ni racines.

b) Les Protoctistes hétérotrophes se nourrissant par phagocytose sont appelés Protozoaires (ex.:
l'amibe). Les Protozoaires flagellés sont les Zooflagellés (ex.: le Trypanosome). Quelques groupes
de Protozoaires: Foraminifera (foraminifères), Ciliophora (paramécies), Rhizopoda (amibes),
Actinopoda (radiolaires), etc.

c) Il existe enfin des Protoctistes hétérotrophes se nourrissant par assimilation de petites
molécules organiques. C'est un ensemble hétérogène constitué principalement d'organismes
microscopiques parfois réunis aux champignons (ex.: le mildiou de la vigne, Plasmopara viticola (Phycomycètes)).

Certains Protoctistes constituent des formes intermédiaires entre ces trois modes de vie.
Rappelons le cas des euglènes, déjà évoqué (autotrophes facultatifs).
Les Acrasiomycètes et les Myxomycètes, constituent des états intermédiaires entre le mode vie "animal" et le mode de vie "fongique".

Le règne des Plantes

Eucaryotes pluricellulaires photoautotrophes, à haut degré de différenciation cellulaire et à
organes très spécialisés. L'appareil végétatif est un cormus. Il comporte au minimum un axe feuillé
(exception: certaines hépatiques) et le plus souvent des racines (exception: tous les Bryophytes).
Ce règne est encore caractérisé par la possession d'archégones et d'anthéridies, mais ce point ne
sera développé que plus tard.

Au niveau des organismes pluricellulaires de grande taille, l'architecture est directement en
relation avec le métabolisme énergétique. En particulier, chez les organismes phototrophes,
l'optimisation de la capture de la lumière a constitué une pression de sélection qui a conduit à un
mode de vie sessile et à l'acquisition d'organes aériens laminaires, les feuilles.

Les Plantes sont essentiellement des organismes terrestres. En fait, leur haut niveau de différenciation cellulaire et de spécialisation d'organes est directement en relation avec les
contraintes qu'impose le mode de vie terrestre.

La séparation spatiale des ressources (aériennes: CO2, lumière; souterraines: eau, sels minéraux)
impose l'acquisition d'organes spécialisés (racine et feuilles). Au contraire, chez les algues, cette
nécessité n'existe pas, puisque toutes les cellules du thalle ont accès à toutes les ressources. La séparation spatiale impose aussi l'acquisition de tissus conducteurs spécialisés: vaisseaux de xylème transportant la sève brute vers les feuilles et tubes criblés du phloème, transportant la sève élaborée vers la racine.

L'évapotranspiration impose l'acquisition d'un revêtement de cellules imperméables: l'épiderme.
L'épiderme doit toutefois permettre des échanges gazeux avec l'air. Ce sont les stomates qui
contrôlent ces échanges.

La poussée d'Archimède est infiniment plus faible dans l'air que dans l'eau. Le soutien mécanique
des organes aériens doit être assuré par des cellules rigides, constituant une espèce de squelette
rigide: les fibres.

Toutes les Plantes partagent les caractères biochimiques suivants: chlorophylles a et b
dominantes, caroténoïdes, parois cellulosiques, réserves sous forme d’amidon. Cette homogénéité contraste avec la diversité des algues pour ces mêmes caractères.

Le règne des Champignons (ou Fungi)

Eucaryotes pluricellulaires à haut degré de différenciation cellulaire, chimiohétérotrophes, se
nourrissant par assimilation de petites molécules organiques.

Historique:

Le terme champignon est utilisé dans le langage courant pour désigner une structure temporaire,
vouée à la reproduction sexuée. En termes techniques, c'est un sporocarpe (on dit aussi
carpophore). Il faudrait donc lui substituer un terme technique ayant une acception taxonomique
précise. Il n'en existe malheureusement pas qui soit totalement dépourvu d'ambiguité, hormis peut-être le mot latin "fungus". Le terme "mycète" prête aussi à confusion depuis que certains embranchements (Oomycètes, Chytridiomycètes, etc.) ont été séparés du règne des Champignons sensu stricto pour être rattachés à celui des Protoctistes.

L'appareil végétatif des champignons est un thalle diffus: le mycélium. Le mycélium est constitué
d'hyphes, c'est-à-dire de filaments, généralement ramifiés et cloisonnés. Le sporocarpe montre une complexité structurale plus élevée que celle du mycélium.

Les parois cellulaires des champignons sont rigides. Ils sont donc incapables d’ingérer des proies
par phagocytose. Ils ne peuvent absorber que des molécules organiques simples: sucres, acides aminés, etc. L'efficacité de ce mode de nutrition dépend de l'établissement d'un contact intime entre l'appareil végétatif (mycélium) et un substrat riche en matière organique. Si cette matière organique se trouve à l'état polymérisé, le champignon doit pouvoir sécréter des enzymes hydrolytiques, qui réaliseront une digestion extracellulaire du substrat organique. Ce type de comportement est caractéristique des champignons saprophytes, c'est-à-dire capables de décomposer les débris et cadavres de plantes et d'animaux.

L'appareil végétatif le plus adapté à ce mode de vie est un thalle diffus (mycélium), constitué d'un
feutrage dense de filaments ramifiés (cloisonnés ou non) à croissance et forme indéterminées. Les seules structures aériennes (c'est-à-dire émergeant du substrat organique) qui sont formées sont
des carpophores, organes producteurs de méiospores haploïdes souvent dispersées par le vent.

Par plusieurs caractères biochimiques, les champignons ont des affinités avec les animaux. Les parois cellulaires sont constituées de chitine (polymère d'acétylglucosamine), polysaccharide qu'on retrouve dans la cuticule des arthropodes, notamment. Les réserves énergétiques intracellulaires sont constituées de glycogène, comme chez les animaux.

Le règne des Animaux

Eucaryotes pluricellulaires à haut degré de différenciation cellulaire, à métabolisme
chimiohétérotrophe, se nourrissant par ingestion de matière organique.

Le mode de vie hétérotrophe des animaux consiste en l'ingestion de particules de matière
organique ou d’organismes entiers. Des fragments de ces proies franchissent la membrane de
cellules spécialisées (ex.: cellules tapissant le tube digestif) et subissent une digestion
intracellulaire.

Les caractéristiques morphologiques originales des animaux, les distinguant des deux autres
règnes d'eucaryotes complexes, sont en grande partie le résultat des contraintes exercées par leur
mode de nutrition. Leurs ressources sont distribuées dans l'environnement sous formes d'entités
discrètes (proies). L'optimisation des activités de quête des ressources a impliqué l'acquisition 1°)
d'organes locomoteurs et sensoriels coordonnés par un système de contrôle (système nerveux),
2°) d'un corps compact à symétrie bilatérale.

Il est intéressant de noter que les animaux qui s'écartent de ce plan d’organisation typique
(symétrie radiaire, mode de vie sessile: Cnidaires, Bryozoaires; pas de symétrie, mode de vie
sessile: Eponges; etc.) ont des modes de vie particuliers (organismes filtrants) qui n'imposent pas
l'acquisition des adaptations morphologiques caractéristiques des animaux prédateurs.