ALGUES BRUNES: CARACTÉRISTIQUES, TAXONOMIE, HABITAT, REPRODUCTION - LA BIOLOGIE - 2024

Les algues brunes sont des eucaryotes. Sa couleur caractéristique est donnée par la présence de la fucoxanthine caroténoïde dans les chloroplastes. Ils produisent de la laminarine comme substance de réserve et peuvent également avoir des tanins laids.

Les Phaeophyceae sont situés dans le phyllum Ochrophyta du sous-royaume Heterokonta au sein du royaume Protista. Sept ordres, 307 genres et environ 2000 espèces sont reconnus.

Sargasses sur une plage de Cuba. Auteur: Bogdan Giușcă (Bogdan Giuşcă (discussion)), de Wikimedia Commons

La plupart des algues brunes habitent les environnements marins. Seuls huit genres sont connus pour être présents dans les plans d'eau douce. Ils ont tendance à pousser dans les eaux froides, agitées et aérées. La mer de Sargasos (Atlantique) doit son nom aux grandes masses d'espèces du genre Sargassum qui poussent dans ses eaux.

Une grande quantité d'acide alginique est produite dans la paroi cellulaire des Phaeophyceae, représentant 70% du poids des algues. Ce phycocolloïde est largement utilisé dans l'industrie comme stabilisant et émulsifiant dans l'alimentation, la médecine et les textiles. La récolte mondiale d'algues brunes atteint trois millions de tonnes par an.

caractéristiques

Les algues brunes sont des organismes multicellulaires. Sa taille varie de quelques millimètres à plus de 60 mètres ou plus dans le cas de Macrocystis pyrifera.

Membrane cellulaire

Les cellules sont entourées d'une paroi cellulaire composée d'au moins deux couches. La couche la plus interne est constituée de microfibrilles de cellulose, formant la structure principale.

La couche la plus externe est mucilagineuse et est constituée de substances colloïdales appelées phycocolloïdes. Ceux-ci comprennent le fucodiano (polysaccharides sulfatés) et l'acide alginique. La quantité relative des deux phycocolloïdes peut varier entre les espèces, les différentes parties de la plante et les environnements où elle pousse.

Dans certains cas, la paroi cellulaire peut contenir des dépôts de carbonate de calcium sous forme d'aragonite (Padina pavonia).

Les chloroplastes

Les chloroplastes peuvent être de un à plusieurs. La forme est variable, de laminaire à discoïdale ou lenticulaire.

Ils sont constitués de groupes de trois thylacoïdes interconnectés par une lamelle zonale. Ils ont quatre unités de membrane. Les deux membranes les plus externes sont le réticulum endoplasmique (RE).

Les membranes de l'enveloppe chloroplastique et celles du réticulum endoplasmique sont reliées par des tubules. Dans certains groupes, la membrane la plus externe du réticulum endoplasmique est reliée à la membrane nucléaire.

La chlorophylle a, c ₁ et c ₂ sont présentes dans ces plastes. De plus, il existe une quantité élevée de caroténoïde fucoxanthine, ainsi que de violaxanthine. Ces deux derniers pigments sont responsables de la couleur brune de ces algues.

Dans presque tous les groupes, il y a des représentants avec des pyrénoïdes. Ces structures sont des masses de protéines incolores qui contiennent l'enzyme nécessaire à certaines phases de la photosynthèse.

Les pyrénoïdes des Phaeophyceae sont à l'extérieur du chloroplaste. Ils contiennent une substance granulaire et sont entourés par la membrane du réticulum endoplasmique associé au chloroplaste. Une bande de polysaccharides de réserve se forme autour du pyrénoïde.

Florotannins (tanins laids)

Les algues brunes produisent des tanins particuliers qui se trouvent dans de petites inclusions intracellulaires. Ces flurotannins sont formés dans les dichtyosomes de l'appareil de Golgi. Ils sont le produit de la polymérisation du floroglucinol.

Ces tanins ne contiennent pas de sucres et sont très réducteurs. Ils sont très astringents au goût. Ils s'oxydent rapidement dans l'air pour produire de la phycophaéine, un pigment noir qui donne aux algues brunes sèches leur couleur caractéristique.

Il est suggéré que les florotannins peuvent absorber le rayonnement ultraviolet et qu'ils sont des composants des parois cellulaires. Sa fonction la plus importante est la protection contre les herbivores. On sait qu'ils peuvent inhiber les glucosidases produites par les gastéropodes qui viennent se nourrir de ces algues.

Développement Thallus

Le thalle des algues brunes est relativement grand et complexe. Différents types de développement peuvent se produire:

-Diffuse: toutes les cellules du corps végétal sont capables de se diviser. Des thalles unisériés plus ou moins ramifiés (Ectocarpus) se forment.

-Apical: une cellule située en position apicale se divise pour former le corps de la plante. Les thalles sont dichotomiques aplatis ou flabelates (Dictyota).

- Tricothalique: une cellule se divise et forme un trichome vers le haut et le thalle vers le bas (Cutleria).

- Méristème intercalaire r: la zone des cellules méristématiques se divise à la fois vers le haut et vers le bas. Le thalle est différencié en rhizoïdes, stipe et limbe. L'épaisseur peut se produire dans le stipe car le méristémoïde se divise dans toutes les directions (laminaires, macrocystis).

- Méristoderme: il existe une couche périphérique qui se divise parallèlement au thalle. Les tissus se forment sous le méristoderme (cortex). Les thalles sont dichotomiques, effilés et d'épaisseur centrale (Fucus).

Habitat

Les algues brunes sont presque exclusivement marines. Seules quelques espèces de huit genres poussent dans les plans d'eau douce.

Ce sont des organismes benthiques (ils vivent au fond des écosystèmes aquatiques). Quelques espèces du genre Sargassum sont pélagiques (elles se développent près de la surface).

Les espèces d'eau douce se trouvent dans l'hémisphère nord, à l'exception d'Ectocarpus siliculosus. Cette espèce cosmopolite est généralement marine, mais a été trouvée en croissance dans les plans d'eau douce en Australie.

Les Phaeophyceae marines sont des composants de la flore marine littorale. Ils sont distribués des zones subpolaires à l'équateur. Sa plus grande diversité se produit dans les eaux froides de la zone tempérée.

Le varech (principalement des espèces Laminariales) forme des forêts sous-littorales dans les zones tempérées, à l'exception de l'Arctique. Les espèces pélagiques de Sargasses forment de vastes zones dans la célèbre mer des Sargasses dans l'Atlantique.

Taxonomie et sous-classes

Les algues brunes ont été reconnues pour la première fois en tant que groupe en 1836. Le botaniste WH Harvey les a classées dans la sous-classe des Melanospermeae de la classe des algues.

Plus tard en 1881, ils reçurent une catégorie de classe sous le nom de Phaeophyceae. Plus tard en 1933, Kylin a divisé les algues brunes en trois classes: Isogeneratae, Heterogeneratae et Cyclosporeae. Cette proposition a été rejetée par Fristsch en 1945, étant à nouveau considérée comme une seule classe.

Actuellement, les Phaeophyceae sont une classe au sein du phyllum Ochrophyta du sous-royaume Heterokonta du royaume Protista. Ils sont considérés comme une lignée très ancienne née il y a 150 à 200 millions d'années.

Les anciennes algues brunes avaient probablement un développement de thalle apical. Ses groupes frères sont les Xanthophyceae et les Phaeothamniophyceae.

Avec des informations issues d'études moléculaires, Silberfeld et ses collaborateurs ont proposé en 2014 de séparer les Phaeophyceae en quatre sous-classes, en fonction des divergences dans les topologies des arbres phylogénétiques.

En leur sein, 18 ordres et 54 familles sont reconnus. Environ 2000 espèces réparties dans 308 genres ont été décrites.

Les sous-classes d'algues brunes sont les suivantes:

Discosporangiophycidés

Thalle filamenteux unisérié et ramifié, avec développement apical. Nombreux chloroplastes, sans pyrénoïdes. Une seule commande est présentée, avec deux familles monogénériques.

Ishigeophycidae

Le thalle est ramifié, cylindrique ou foliacé. Il est pseudoparenchymateux, avec présence de moelle et de cortex. Développement apical du thalle. Chloroplastes discoïdes et présence de quelques pyrénoïdes. Formé par un ordre, avec deux familles.

Dictyotophycidae

Ils ont un thalle filamenteux ou pseudoparenchymateux. Avec développement terminal ou apical. Chloroplastes discoïdes et absence de pyrénoïdes. Il est divisé en quatre ordres et 9 familles.

Fucophycidae

C'est le plus grand groupe parmi les algues brunes. Le thalle est assez variable entre les groupes. Le type de développement du thalle ancestral est intercalaire. Les pyrénoïdes sont présents dans certains représentants de tous les groupes. Il a été séparé en 12 ordres et 41 familles.

la reproduction

Les algues brunes peuvent présenter une reproduction sexuée ou asexuée. Tous ont des cellules reproductrices pyriformes mobiles via les flagelles.

Cellules reproductrices

Les cellules reproductrices présentent deux flagelles qui sont insérés latéralement ou basalement. L'un est dirigé vers le pôle postérieur de la cellule et l'autre vers le pôle antérieur. Le flagelle antérieur est recouvert de petits filaments structurés en deux rangées.

Près de la base des flagelles, il y a une tache oculaire rougeâtre. Les taches oculaires sont des photorécepteurs qui permettent de détecter l'intensité et la direction de la lumière. Cela permet à la cellule de se déplacer plus facilement pour être plus efficace dans la photosynthèse.

Cette tache oculaire est constituée de globules lipidiques entre les bandes thylacoïdiennes et l'enveloppe chloroplastique. Ils fonctionnent comme un miroir concave qui concentre la lumière. Les longueurs d'onde comprises entre 420 et 460 nm (lumière bleue) sont les plus efficaces dans les algues brunes.

Reproduction asexuée

Elle peut se produire par fragmentation ou par propagules. Les propagules sont des structures cellulaires spécialisées avec des cellules apicales. Ces cellules se divisent et forment un nouvel individu.

Des zoospores (spores asexuées mobiles) sont également produites. Ceux-ci sont produits dans un sporange d'où les cellules haploïdes sont libérées. Ils donnent naissance à la génération gamétophyte (haploïde).

Reproduction sexuée

Cela peut être dû à l'isogamie (gamètes égaux) ou à l'anisogamie (gamètes différents). Une oogamie (gamète femelle immobile et mâle mobile) peut également se produire.

Le cycle de vie est haplodipontique (alternance de génération diploïde et haploïde). Elle peut être isomorphe (les deux générations sont similaires) ou hétéromorphe (générations morphologiquement différentes). Selon le groupe, le gamétophyte (haploïde) ou le sporophyte (diploïde) peut prédominer.

Dans certains groupes, comme l'ordre Fucales, le cycle de vie est diplontique (la phase haploïde est limitée aux gamètes).

Les algues brunes ont deux types de structures de reproduction sexuée. Certains sont multiloculaires, présents dans les gamétophytes et les sporophytes, produisant des cellules mobiles. D'autres sont uniloculaires, présents uniquement dans les sporophytes et produisent des spores haploïdes mobiles.

Hormones sexuelles

Les hormones sexuelles (phéromones) sont des substances produites lors de la reproduction sexuée. Chez les algues brunes, ils ont pour fonction d'effectuer la décharge explosive des gamètes mâles des anthéridies. Ils attirent également les gamètes mâles vers les gamètes femelles.

Ces hormones sont des hydrocarbures insaturés. Ils sont très volatils et hydrophobes. Très peu de quantités sont libérées par cellule et par heure.

La perception des phéromones est associée à leur nature hydrophobe perçue par la cellule receveuse (gamète mâle). L'attraction ne fonctionne pas au-delà de 0,5 mm du gamète femelle.

Alimentation

Les algues brunes sont des organismes autotrophes. Le produit d'accumulation de la photosynthèse est le mannitol. Le composé de réserve à long terme est la laminarine (polysaccharide glucane).

La concentration de mannitol dans les cellules peut augmenter ou diminuer en fonction de la salinité du milieu. Cela contribue aux processus d'osmorégulation des algues et n'est apparemment pas conditionné par la photosynthèse.

La capacité photosynthétique des algues brunes est stimulée par la lumière bleue. Ce phénomène ne se produit que dans ce groupe et améliore son efficacité à capter le dioxyde de carbone. Cela pourrait être lié au type de pigments présents dans vos chloroplastes.

Références

1. Forster RM et MJ Dring (1994) Influence de la lumière bleue sur la capacité photosynthétique des plantes marines de différents groupes taxonomiques, écologiques et morphologiques, européens. Journal of Phycology, 29: 21-27.
2. Lee R (2008) Phycologie. Quatrième édition. Cambridge University Press, Royaume-Uni. 547 pp.
3. Reviers B, F Rousseau et S Draisma (2007) Classification des Phaeophyceae du passé au présent et des défis actuels. Dans: Brodie J et J Lewis. Démêler les algues, le passé, le présent et l'avenir des algues systématiques. CRC Press, Londres. P 267-284.
4. Silberfeld T, M Racault, R. Fletcher, A Couloux, F Rousseau et B De Reviers (2011) Systematics and evolutionary history of pyrenoid-portant taxa in brown algae (Phaeophyceae), European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau et B De Reviers (2014) Une classification mise à jour des algues brunes (Ochrophyta, Phaeophyceae). Cryptogamie, Algologie 35: 117-156.