Les Thallophytes regroupent les végétaux « inférieurs » dont l'appareil végétatif est un thalle : les algues (phycologie) et les champignons (mycologie). Ce chapitre présente les critères qui classent les algues (pigments, réserves, type de thalle), leurs cycles de développement, puis l'organisation et la reproduction des champignons. C'est la partie du module où les cycles à trois types (monogénétique, digénétique, trigénétique) sont le plus interrogés.
1. Les algues eucaryotes : définition et organisation du thalle
Les algues eucaryotes sont des organismes pour la plupart autotrophes, dont l'appareil végétatif est un thalle et dont les organes reproducteurs sont des sporocystes (producteurs de spores) ou des gamétocystes (producteurs de gamètes), jamais protégés par une enveloppe de cellules stériles. Ce n'est pas un taxon mais un regroupement artificiel d'organismes de tailles très variées, des unicellulaires microscopiques aux laminaires de plusieurs dizaines de mètres. La plupart vivent en milieu aquatique, en suspension (phytoplancton) ou fixées au fond (phytobenthos). Les premières algues eucaryotes sont issues d'une endosymbiose entre un hôte eucaryote et une cyanobactérie, à la fin du Précambrien.
Les types de thalle traduisent une complexité croissante : thalle unicellulaire mobile (Chlamydomonas, deux flagelles) ou immobile (diatomées) ; thalle colonial (Volvox) ; thalle filamenteux simple ou ramifié (Spirogyra, Cladophora) ; thalle siphonné ou cénocytique, formé d'une cellule géante plurinucléée sans cloisons (Caulerpa) ; thalle en lame à une ou deux assises de cellules (Ulva, la laitue de mer) ; enfin thalle pseudoparenchymateux ou parenchymateux, différencié en crampon, stipe et fronde (Laminaria, Fucus).
2. Les trois grands embranchements d'algues
La classification repose sur la nature des pigments, des substances de réserve et de la paroi, ainsi que sur le nombre et la position des flagelles. Les Chlorophytes (algues vertes) possèdent chlorophylles a et b et stockent de l'amidon dans les plastes : ce sont les mêmes caractères que les plantes terrestres, qui en dérivent (lignée verte). Les Rhodophytes (algues rouges : Gelidium, Porphyra) ont la chlorophylle a masquée par des phycobilines (phycoérythrine), stockent de l'amidon floridéen et n'ont jamais de stade flagellé ; on en extrait l'agar-agar. Les Phéophytes (algues brunes : Fucus, Laminaria) ont chlorophylles a et c et la fucoxanthine, une réserve de laminarine et de mannitol, et des parois riches en alginates ; elles appartiennent à la lignée brune (Straménopiles), avec les diatomées.
| Chlorophytes (vertes) | Rhodophytes (rouges) | Phéophytes (brunes) | |
|---|---|---|---|
| Chlorophylles | a + b | a (+ d) | a + c |
| Pigments accessoires | Caroténoïdes | Phycoérythrine, phycocyanine | Fucoxanthine |
| Réserve | Amidon (dans le plaste) | Amidon floridéen (cytoplasme) | Laminarine, mannitol |
| Cellules flagellées | Oui | Jamais | Oui (gamètes, zoospores) |
| Exemples | Chlamydomonas, Ulva, Spirogyra | Gelidium, Porphyra | Fucus, Laminaria |
Les trois embranchements d'algues à comparer
3. Reproduction et cycles de développement des algues
La multiplication asexuée se fait par fragmentation du thalle ou par spores (zoospores flagellées ou aplanospores immobiles) issues d'un sporocyste. La reproduction sexuée fait intervenir des gamètes produits par des gamétocystes ; selon leur morphologie on parle d'isogamie (gamètes identiques et mobiles), d'anisogamie (gamète femelle plus gros) ou d'oogamie (gamète femelle volumineux et immobile, l'oosphère, fécondé par un gamète mâle flagellé, comme chez Fucus). Le cycle est décrit par la position de la méiose et le nombre de générations. Cycle monogénétique haplophasique (Chlamydomonas, Spirogyra) : seul le zygote est diploïde, la méiose est immédiate, la génération dominante est haploïde. Cycle monogénétique diplophasique (Fucus, diatomées) : l'individu est diploïde, la méiose est gamétique, comme chez les animaux.
Cycle digénétique : deux générations alternent, un gamétophyte haploïde qui produit les gamètes par mitose et un sporophyte diploïde qui produit les spores par méiose (méiose sporique). Il est isomorphe quand les deux générations se ressemblent (Ulva) et hétéromorphe quand elles diffèrent (Laminaria : grand sporophyte, gamétophyte microscopique). Les algues rouges présentent souvent un cycle trigénétique (Polysiphonia) avec un carposporophyte intercalé. Ce vocabulaire (haplophase, diplophase, méiose sporique ou gamétique) est exactement celui qui sera réutilisé pour les mousses, les fougères et les plantes à graines.
Cycle de développement comportant deux générations distinctes : un gamétophyte haploïde (n) et un sporophyte diploïde (2n), séparés par la fécondation d'un côté et la méiose sporique de l'autre.
4. Les champignons : organisation et modes de vie
Les champignons sont des eucaryotes hétérotrophes qui se nourrissent par absorption après digestion externe, dépourvus de plastes et de chlorophylle, à paroi de chitine et à réserve de glycogène. Leur thalle est un mycélium formé de filaments, les hyphes, soit siphonnés (non cloisonnés, plurinucléés : Zygomycètes) soit cloisonnés (septés : Ascomycètes, Basidiomycètes) ; les levures sont des formes unicellulaires. Selon leur source de carbone, ils sont saprophytes (décomposeurs de matière morte), parasites (rouilles, mildiou de la vigne, oïdium) ou symbiotes : les mycorhizes associent un champignon aux racines de la majorité des plantes (échange sucres contre eau et phosphore), et les lichens associent un champignon et une algue verte ou une cyanobactérie.
5. Reproduction et classification des champignons
La reproduction asexuée, très abondante, se fait par spores : sporangiospores internes chez les Zygomycètes, conidies externes chez les Ascomycètes (Penicillium, Aspergillus), bourgeonnement chez les levures. La reproduction sexuée se déroule en trois étapes : plasmogamie (fusion des cytoplasmes, formation d'un mycélium à deux noyaux ou dicaryon), caryogamie (fusion des noyaux, souvent très différée) puis méiose immédiate. Les Zygomycètes (Mucor, Rhizopus, moisissures du pain) forment une zygospore ; les Ascomycètes (levures, morilles, truffes) forment des asques contenant typiquement 8 ascospores ; les Basidiomycètes (champignons à chapeau, Agaricus, rouilles) forment des basides portant 4 basidiospores externes. Les Deutéromycètes ou « champignons imparfaits » n'ont pas de reproduction sexuée connue.
- Thalle = appareil végétatif sans racine, tige, feuille ni vaisseaux ; organes reproducteurs = sporocystes et gamétocystes.
- Chlorophytes : chl a + b, amidon (lignée verte) ; Rhodophytes : phycoérythrine, jamais de flagelles ; Phéophytes : chl a + c, fucoxanthine, laminarine.
- Isogamie → anisogamie → oogamie ; cycles monogénétique (haplo- ou diplophasique), digénétique (iso- ou hétéromorphe), trigénétique.
- Champignons : hétérotrophes par absorption, chitine, glycogène, mycélium d'hyphes siphonnés ou cloisonnés.
- Ascomycètes : asque à 8 ascospores ; Basidiomycètes : baside à 4 basidiospores ; sexualité = plasmogamie → caryogamie → méiose.
- Symbioses : mycorhizes (champignon + racine) et lichens (champignon + algue).
Deux exercices reviennent sans cesse : reconnaître le type de cycle à partir d'un schéma (repère la position de la méiose : après le zygote = haplophasique ; avant les gamètes = diplophasique ; entre sporophyte et gamétophyte = digénétique) et compléter un tableau pigments / réserves des trois groupes d'algues. Pour les champignons, on te demandera pourquoi ils ne sont pas des plantes : hétérotrophie, chitine, glycogène.