Comment sont apparues les cellules eucaryotes ?
Comment sont apparues les cellules eucaryotes,
immensément plus complexes
que les procaryotes
? Sans doute de cellules procaryotes
ancestrales. Mais aucune trace de cette transition n'a survécu ni
laissé de
fossiles. On estime la durée de ce phénomène évolutif à un milliard d'années.
La divergence aurait commencé il y a trois milliards d'années.
Contrairement
aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes comportent un grand
nombre
d'organites (parfois des milliers), notamment les peroxysomes, les mitochondries
et les plastides
chez les plantes et les algues. Ces organites proviennent de
bactéries que la cellule
hôte, déjà grande et ayant acquise des caractéristiques propres aux
eucaryotes,
aurait adoptées comme endosymbiontes (hypothèse émise il y a 100 ans
ayant peu
de succès avant d'être ressuscitée en 1967 par Lynn Margulis de
l'université de
Boston). Les hypothèses de l'auteur (Christan
de Duve) sont que la cellule ancestrale était hétérotrophe,
qu'elle dégradait les
aliments à l'extérieur de la cellule et qu'elle a perdu
la capacité de fabriquer une paroi cellulaire. Grace à sa
surface plissée et
très sinueuse, la cellule a pu augmenter son volume de façon
considérable et
acquérir les caractères fondamentaux de la phagocytose. Les
repliements
auraient créé des zones partiellement fermées où des enzymes digestives
auraient dégradé les aliments plus efficacement. D'extracellulaire, la digestion
serait devenue intracellulaire. Le repliement de la
membrane cellulaire à
laquelle l'ADN circulaire des cellules procaryotes est lié serait à
l'origine
de l'enveloppe sphérique du noyau des cellules eucaryotes. Le
cytosquelette
nécessaire pour supporter et protéger la cellule a dû nécessiter un
grand
nombre d'innovations évolutives encore inconnues. Le phagocyte primitif
obtenu
après cette longue évolution a désormais la possibilité de se déplacer
et de se
nourrir de bactéries. En 1982, l'auteur émet l'hypothèse que le
phagocyte primitif
aurait acquis les peroxysomes
avant les mitochondries, la protégeant de
l'oxygène issu des cyanobactéries
et dont le taux, qui a commencé à augmenter il y
deux milliards d'années a dû exterminer de nombreux organismes primitifs
anaérobies. La cellule primitive aurait ensuite acquis les mitochondries
après
que celles-ci aient lontemps évoluées les rendant encore plus efficaces
pour la
cellule, notamment du point de vue énergétique. Les peroxydes n'ont pas
disparu
au profit des mitochondries car ils jouent un rôle important dans le
métabolisme de certains acides gras. Les plastides dérivent des
cyanobactéries.
L'acquisition de plastides par des cellules eucaryotes a eu lieu
indépendamment
au moins trois fois, avec l'apparition des algues vertes (dont
sont issus les
végétaux pluricellulaires), des algues
rouges et des algues
brunes.
L'intégration des organites dans la cellule a nécessité une inversion
du sens
de transfert des protéines synthétisées par l'organite puis par le
noyau. De
l'intérieur de l'organite vers l'extérieur, le transfert est passé de
l'extérieur de l'organite vers l'intérieur.
Christian de Duve |
Résumé de l'article de Christian de Duve (prix Nobel de médecine 1974) paru dans Pour la Science de juin 1996