Hypothèse de l'endosymbiose
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L'hypothèse de l'endosymbiose est une hypothèse assez généralement reconnue relative à l'origine des mitochondries et des chloroplastes, lesquels sont les organites (dit organites autonomes) de la cellule eucaryote. D'après cette hypothèse, ces organites seraient d'origine procaryote, et seraient venus s'installer dans d'autres cellules avec lesquelles ils auraient crée une relation symbiotique.
Les faits supportant cette hypothèse sont les suivants:
- Les mitochondries et les chloroplastes contiennent de l'ADN, lequel est assez radicalement différent de l'ADN du noyau cellulaire. Ils sont entourés de deux membranes au minimum, et la membrane interne montre des différences de composition importante avec les autres membranes de la cellule. Ces informations sont concordantes avec l'hypothèse de l'origine cellulaire des organites.
- Les nouvelles mitochondries et chloroplastes se forment uniquement par division. Chez certaines algues, les chloroplastes peuvent être détruits par certaines molécules ou l'absence prolongée de lumière sans aucun autre impact sur la cellule. Dans ce cas, les chloroplastes ne sont pas régénérés.
- La structure interne et la biochimie des choroplastes (en particulier la présence des thylakoïdes et de certaines chlorophylles) sont très similaires à celles des cyanobactéries. Les études phylogénétiques suggèrent également que les génomes des chloroplastes sont très proches de ceux des cyanobactéries.
- Les analyses de séquences d'ADN et la phylogénie suggèrent que certains gènes de l'ADN nucléaire pourraient provenir des chloroplastes.
- Certains gènes du noyau sont transportés vers l'organite, et les organites (qu'il s'agisse des mitochondries ou des chloroplastes) ont des génomes inhabituellement petits comparés à ceux des autres organismes. Ceci renforce l'idée d'une dépendance accrue de la cellule hôte eucaryote après formation de l'endosymbiose.
- Les chloroplastes apparaissent dans plusieurs groupes de protistes, qui sont généralement plus souvent proches de protistes sans chloroplastes, que des autres types de protistes présentant des chloroplastes. Ceci suggère que si les chloroplastes sont originaires de ces cellules, ils l'ont été à plusieurs reprises; dans ce cas, leurs similitudes les uns par rapport aux autres est difficile à expliquer.
La théorie de l'endosymbiose des mitochondries et des chloroplastes fut proposée par Lynn Margulis. Cette théorie est assez généralement acceptée en raison des faits mentionnés ci-dessus. Lynn Margulis a également proposé une théorie selon laquelle le flagelle des eucaryotes pourrait avoir une origine endosymbiotique. Toutefois, ces organites ne contiennent pas d'ADN et ne montrent pas de similitudes ultrastructurales avec aucun procaryote.
References
- General textbook: Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and Peter Walter, Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 2002. ISBN #0-8153-3218-1.
- Discusses theories on how mitochondria and chloroplast genes are transferred into the nucleus, and also what steps a gene needs to go through in order to complete this process: Jeffrey L. Blanchard and Michael Lynch (2000), Organellar genes: why do they end up in the nucleus?, TRENDS in Genetics, 16 (7), pp. 315-320. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=10858662&dopt=Abstract
- Recounts evidence that chloroplast-encoded proteins affect transcription of nuclear genes, as opposed to the more well-documented cases of nuclear-encoded proteins that affect mitochondria or chloroplasts. Paul Jarvis (2001), Intracellular signalling: The chloroplast talks!, Current Biology, 11 (8), pp. R307-R310. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=11369220&dopt=Abstract
Voir aussi: évolution du flagelle, théorie gaia, symbiose
