Organisme
Définition biologique de l’organisme : un être vivant qui a une structure organisée, peut réagir à des stimuli, se reproduire, croître, s’adapter et maintenir l’homéostasie
Table des matières
Un organisme désigne un être vivant qui a une structure organisée, peut réagir à des stimuli, se reproduire, croître, s’adapter et maintenir l’homéostasie. Un organisme serait donc tout animal, plante, champignon, protiste, bactérie ou archéon sur terre. Ces organismes peuvent être classés de différentes manières. L’une d’entre elles consiste à se baser sur le nombre de cellules qui les composent. Les deux principaux groupes sont les organismes unicellulaires (par exemple, les bactéries, les archées et les protistes) et les organismes multicellulaires (animaux et plantes). Les organismes peuvent également être classés en fonction de leurs structures subcellulaires. Ceux qui possèdent un noyau bien défini sont appelés eucaryotes, tandis que ceux qui n’en ont pas sont appelés procaryotes. Tous deux possèdent un matériel génétique mais dont l’emplacement diffère. Chez les eucaryotes, le matériel génétique se trouve à l’intérieur du noyau, tandis que chez les procaryotes, il est situé dans une région spéciale appelée nucléoïde. Un système moderne de classification regroupe les êtres vivants en trois domaines distincts : (1) les archées (archaebactéries), (2) les bactéries (eubactéries) et (3) les eucaryotes (eukaryotes). Les archées et les bactéries sont des organismes procaryotes tandis que les eucaryotes, comme leur nom l’indique, comprennent tous les eucaryotes. L’étude scientifique de tous les organismes s’appelle la biologie. La biologie est un domaine de la science qui vise à étudier la structure, la fonction, la distribution et l’évolution des êtres vivants.
Étymologie
Le terme organisme vient du grec organon, qui signifie « instrument ». Synonymes : forme de vie ; être vivant ; être vivant.
Définition de l’organisme
Un organisme est défini comme une entité dotée de vie. Les êtres vivants et les êtres non vivants sont fondamentalement constitués de molécules. Cependant, un être vivant peut être identifié d’un objet inanimé par leurs caractéristiques distinctives. Par exemple, un organisme est constitué d’une ou plusieurs cellules. Cette structure est constituée de molécules produites biologiquement et présentes naturellement. Ces molécules sont appelées biomolécules. Les protéines, les acides nucléiques, les lipides et les glucides en sont des exemples. Ces biomolécules peuvent s’organiser en particules complexes, qui peuvent à leur tour former des structures subcellulaires. Ces structures subcellulaires sont contenues dans une cellule. La cellule est considérée comme l’unité biologique fondamentale car tout être vivant est constitué d’au moins une cellule.
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L’un des composants subcellulaires les plus importants d’une cellule est le chromosome. Le chromosome porte le matériel génétique. Chez les bactéries et les archées, le chromosome est un brin circulaire d’ADN. Chez l’homme et les autres formes supérieures d’organismes, il s’agit d’un brin d’ADN filiforme et linéaire.
La partie de l’ADN responsable des caractéristiques physiques et héréditaires d’un organisme s’appelle un gène. Les gènes codent pour des acides aminés, des protéines et des molécules d’ARN. Les protéines constituent l’un des groupes de biomolécules les plus omniprésents. Beaucoup d’entre elles sont des enzymes qui catalysent de nombreux processus biologiques.
Les changements impliquant un gène peuvent entraîner des mutations. En conséquence, de nouvelles caractéristiques pourraient apparaître. Si certaines mutations peuvent être létales ou provoquer des effets néfastes, il existe également certaines mutations qui peuvent conduire à des résultats bénéfiques. Les mutations peuvent être le moteur de l’évolution et de la sélection naturelle. L’acquisition de nouvelles caractéristiques par ces mutations peut être bénéfique à la survie d’une espèce. Par exemple, une souche de bactéries initialement sensible aux antibiotiques pourrait se transformer et devenir résistante aux antibiotiques lorsqu’elle acquiert de nouveaux gènes. À cet égard, un organisme est donc capable de changer (par mutation) et de s’adapter.
A part les enzymes, de nombreuses réactions biologiques nécessitent de l’énergie. La forme la plus courante d’énergie utilisée par un être vivant est l’ATP, c’est-à-dire l’énergie chimique utilisée pour alimenter diverses réactions biologiques. Chez les plantes et autres organismes photosynthétiques, l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique par le processus de photosynthèse. La respiration cellulaire est un autre moyen de produire de l’énergie. La respiration cellulaire est un processus cellulaire dans lequel les glucides sont transformés pour produire de l’énergie chimique.
Les organismes métabolisent. Cela signifie qu’ils effectuent des processus qui les maintiennent en vie. Les processus métaboliques comprennent la croissance, la réponse aux stimuli, la reproduction, l’élimination des déchets et la biosynthèse. Il existe deux formes de métabolisme : l’anabolisme et le catabolisme. L’anabolisme comprend les réactions nécessitant de l’énergie qui conduisent à la construction de biomolécules. À l’inverse, le catabolisme comprend les processus de décomposition des particules en molécules plus simples. Les êtres vivants réalisent ces processus métaboliques de manière orchestrée et systématisée. Ils disposent de divers mécanismes de régulation pour assurer le maintien et le maintien des conditions homéostatiques.
Les organismes sont capables de détecter et de répondre à des stimuli. Ils peuvent détecter les changements dans leur environnement. Les humains et les autres animaux ont des sens pour détecter les stimuli. Les cinq sens fondamentaux sont la vue, l’odorat, le toucher, le goût et l’ouïe. La réponse est cruciale pour la survie. Par exemple, un organisme individuel pourrait s’éloigner de la source des stimuli. D’autres pourraient s’en rapprocher.
Les organismes peuvent se reproduire. Ils peuvent donner naissance à un autre du même genre (espèce). Il y a essentiellement deux façons de le faire : (1) par reproduction sexuée, c’est-à-dire impliquant des gamètes ou (2) par reproduction asexuée, c’est-à-dire une reproduction qui n’implique pas de gamètes. Dans la reproduction asexuée, la progéniture est un clone du parent. Dans la reproduction sexuée, la progéniture est un nouvel individu formé par l’union des cellules sexuelles.
Les organismes passent par des étapes de vie. La progéniture va grandir jusqu’à l’âge adulte, c’est-à-dire la phase à laquelle elle est également capable de se reproduire. Au niveau cellulaire, la croissance implique une augmentation de la taille ou une augmentation du nombre. Une augmentation de la taille de la cellule est une augmentation de la circonférence de la cellule qui synthétise et stocke des biomolécules. Une augmentation du nombre implique une augmentation du nombre de cellules par division cellulaire.
Types d’organismes
Procaryotes vs. eucaryotes
Le noyau est un organite qui possède une membrane (appelée enveloppe nucléaire) perforée de trous (appelés pores nucléaires). A l’intérieur du noyau se trouvent du matériel génétique et des corps nucléaires en suspension dans le nucléoplasme. Le nucléoplasme est la matière du protoplaste à l’intérieur du noyau. Ces structures nucléaires sont absentes dans une cellule procaryote.
Le noyau d’une cellule eucaryote est le lieu de la réplication de l’ADN (processus au cours duquel un segment d’ADN est dupliqué) et de la transcription (processus au cours duquel la transcription de l’ARNm est produite). À l’inverse, ces processus se produisent dans le cytoplasme d’une cellule procaryote. La présence d’un noyau compartimente le matériel génétique et ces processus. L’enveloppe nucléaire empêche l’entrée facile des molécules et régule ainsi le passage des molécules dans et hors du noyau. Il existe cependant un cas où le noyau semble disparaître. Au cours de la division cellulaire, l’enveloppe nucléaire se désintègre pour permettre aux chromosomes de se séparer et de se déplacer vers des pôles opposés, puis se reforme pour compartimenter le matériel génétique dans chacune des deux nouvelles cellules.
A part le noyau, les autres organites liés à la membrane que l’on trouve dans une cellule eucaryote et qui ne sont pas présents dans une cellule procaryote sont les mitochondries, les plastes, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi, les lysosomes et les endosomes. En raison de la présence de structures cytoplasmiques plus grandes, une cellule eucaryote est notamment plus grande qu’une cellule procaryote.
Ce qui est commun entre une cellule procaryote et une cellule eucaryote est la présence de gènes qui stockent l’information génétique. Les ribosomes (structures cytoplasmiques qui servent de site de synthèse des protéines) sont également présents dans les deux types de cellules. Néanmoins, les ribosomes procaryotes sont 70S (composés de 50S et 30S) alors que les ribosomes eucaryotes sont 80S (composés de 60S et 40S). Et tandis que les ribosomes des procaryotes sont fabriqués dans le cytoplasme, le processus de synthèse des ribosomes implique à la fois le cytoplasme et le nucléole du noyau chez les eucaryotes.
Les exemples de procaryotes sont les bactéries et les archées alors que les eucaryotes comprennent les protistes, les champignons, les plantes et les animaux.
Unicellulaire vs multicellulaire
Les organismes peuvent être décrits comme unicellulaires (unicellulaires) ou multicellulaires. Les organismes unicellulaires sont ceux qui sont constitués d’une seule cellule. À l’inverse, les organismes multicellulaires sont constitués de nombreuses cellules qui agissent comme une unité réalisant une fonction particulière. Les procaryotes unicellulaires sont par exemple les bactéries et les archées et les eucaryotes unicellulaires sont les protistes et certains champignons. Les organismes multicellulaires comprennent les plantes et les animaux.
Dans les organismes multicellulaires, un groupe de cellules constitue un tissu. Les cellules d’un tissu ont une structure et une fonction similaires. Les exemples de tissus animaux sont le tissu nerveux, le tissu musculaire, le tissu vasculaire et le tissu conjonctif. Pour les plantes, les exemples de tissus sont les tissus méristématiques, les tissus permanents et les tissus reproducteurs. Un groupe de tissus organisés en une unité anatomique s’appelle un organe biologique. Les exemples d’organes animaux sont les suivants : le cœur, les poumons, le cerveau, l’estomac, la peau, le pancréas, le foie, les intestins, les reins et les organes sexuels. Chez les plantes, les organes sont les racines, les tiges, les feuilles, les fleurs, les fruits et les graines.
Chez les animaux, les organes peuvent encore s’organiser en un système organique. Chez les humains et les autres vertébrés, les systèmes sont les suivants : système tégumentaire, système lymphatique, système musculaire, système nerveux, système reproducteur, système respiratoire, système squelettique, système endocrinien, système immunitaire et système urinaire. Chacun de ces systèmes remplit une fonction particulière. Par exemple, le système digestif est responsable de la digestion des aliments. Le système cardiovasculaire est chargé du transport des biomolécules et des substances dans tout le corps. Alors qu’un être vivant multicellulaire possède des systèmes distincts pour réaliser des tâches spécifiques, un organisme unicellulaire réaliserait ces processus de vie comme une seule unité indépendante.
Classification taxonomique
Les êtres vivants sont classés en trois grands domaines proposés par Carl Woese. Ces domaines sont les Archaea, les Eubacteria (véritables bactéries) et les Eucarya. Sous le domaine se trouvent d’autres niveaux taxonomiques majeurs : le royaume, le phyla, la classe, l’ordre, la famille, le genre et l’espèce.
Domaine Archaea et Domaine Eubacteria
Les Archaea et les Eubacteria sont tous deux des procaryotes alors que les Eucarya comprennent les eucaryotes. Ainsi, les Archées et les Eubactéries sont toutes deux dépourvues des organites distincts liés à la membrane. Cependant, il existe des différences subtiles entre les deux, qui ont conduit à leur séparation en domaines distincts. Les archées possèdent des gènes et certaines voies métaboliques qui sont plus étroitement liés aux eucaryotes qu’aux eubactéries. Par exemple, les enzymes de la transcription et de la traduction sont plus proches de celles des eucaryotes que de celles des eubactéries. À ce titre, on leur attribue un domaine propre puisqu’elles présentent des caractéristiques différentes des vraies bactéries.
Domaine Eucarya
La liste des organismes vivants qui appartiennent au domaine Eucarya est la suivante :
Protistes
Les protistes sont des êtres vivants caractérisés par une organisation relativement simple. Certains d’entre eux sont unicellulaires et d’autres sont multicellulaires. Un autre groupe de protistes est colonial, ce qui signifie qu’ils forment une colonie de cellules indépendantes. Ils vivent dans des habitats aquatiques et n’ont pas d’organisation tissulaire spécialisée. On peut citer les protozoaires de type animal, les algues de type végétal, les protistes de type champignon, les moisissures gluantes et les moisissures aquatiques.
Les champignons
Les champignons sont des eucaryotes connus pour leur mode de nutrition hétérotrophe puisqu’ils sont dépourvus de chlorophylle (pigment essentiel à la photosynthèse). Beaucoup d’entre eux sont filamenteux. Les filaments, appelés hyphes, sont des structures multicellulaires qui forment un mycélium. Ils utilisent leurs hyphes pour absorber la nourriture. Elles sont similaires aux plantes car elles possèdent une paroi cellulaire. Leur mode de reproduction est la formation de spores. Le type de spores qu’ils produisent (asexuées ou sexuées) sert de base pour les classer en champignons parfaits (produisant à la fois des spores asexuées et sexuées) ou en champignons imparfaits (produisant uniquement des spores asexuées). Des exemples de champignons sont les levures, les rouilles, les cornes puantes, les moisissures, les boules puantes, les mildious et les champignons.
Végétaux
Les végétaux sont des formes de vie photosynthétiques multicellulaires. L’une des principales caractéristiques distinctives des plantes est la présence de chloroplastes contenant des systèmes chlorophylliens qui recueillent l’énergie lumineuse d’une source de lumière pour la convertir en énergie chimique par photosynthèse. Ce sont des eucaryotes autotrophes. Ils sont capables de fabriquer des sucres (leur nourriture) à partir de dioxyde de carbone, d’eau et d’énergie lumineuse. Dans la photosynthèse, l’oxygène est un sous-produit. La plante libère l’oxygène dans l’environnement par ses stomates. Outre les chloroplastes, les autres plastides présents sont les chromoplastes (plastides qui stockent les pigments) et les leucoplastes (plastides non pigmentés utilisés principalement pour stocker la nourriture). En général, la plus grande structure cytoplasmique d’une cellule végétale est la vacuole, qui est utilisée pour l’osmorégulation et la régulation de la pression de turgescence. Les plantes se reproduisent par des moyens asexués et sexués. La reproduction asexuée se fait par bourgeonnement, formation de spores, fragmentation et bourgeonnement. La reproduction sexuée implique des gamètes mâles et femelles. Les trachéophytes, notamment, ont un cycle de vie où alternent des phases de sporophyte et de gamétophyte.
Animaux
Les animaux sont des eucaryotes multicellulaires. Les cellules d’un tissu sont reliées par des jonctions cellulaires (par exemple, les jonctions serrées, les jonctions gap et les desmosomes). L’absence de chloroplastes (et du pigment vert, la chlorophylle) les rend incapables de photosynthèse. Ils dépendent donc d’autres organismes pour leur subsistance. Ainsi, à l’instar des champignons, les animaux sont eux aussi hétérotrophes. Ils n’ont peut-être pas de paroi cellulaire, mais ils ont un système squelettique qui leur fournit un soutien structurel. Ils possèdent également des organes sensoriels, comme les yeux, le nez, la peau, les oreilles et la langue pour détecter les stimuli. Les informations sensorielles sont transmises au cerveau qui les traite. La réponse peut être relayée à la cellule cible, par exemple un autre nerf ou un muscle pour exercer une action. La plupart des animaux se reproduisent par voie sexuée. Un gamète mâle haploïde s’unit à un gamète femelle haploïde pour former un zygote diploïde. Les animaux respirent en absorbant du dioxygène par inspiration puis en rejetant du dioxyde de carbone par expiration.
Virus et viroïdes
La question de savoir si les virus sont des organismes ou non fait débat. Semblables à un être vivant, les virus possèdent du matériel génétique. Cependant, ils ne sont apparemment vivants que lorsqu’ils sont à l’intérieur de l’hôte. Sinon, ils sont biologiquement inactifs. Lorsqu’ils sont actifs, ils utilisent la machinerie biologique de l’hôte, notamment pour la réplication. Outre les virus, les viroïdes sont un autre exemple d’entité acellulaire. Ils semblent être vivants puisqu’ils sont pathogènes. Ils contiennent également du matériel génétique (par exemple un court brin d’ARN).
Structure d’un organisme
Un organisme unicellulaire ou multicellulaire est constitué de l’unité fondamentale de la vie, la cellule. Comme mentionné précédemment, la cellule est l’unité fondamentale de tous les êtres vivants. Il s’agit d’une structure liée à une membrane contenant diverses structures cytoplasmiques. Les procaryotes et les eucaryotes unicellulaires peuvent constituer une unité de vie indépendante et fonctionnelle. À l’inverse, les eucaryotes multicellulaires possèdent plusieurs cellules qui agissent comme une unité, assurant une fonction particulière.
Une cellule vivante contient un protoplaste enveloppé par une membrane plasmique. Le protoplaste contient le cytosol et les structures cytoplasmiques, telles que les organelles et les inclusions. Chez les eucaryotes, les principaux organites comprennent le noyau, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi, les mitochondries et les chloroplastes. Chacun de ces organites est spécialisé dans une tâche particulière. Par exemple, le noyau est le centre de contrôle de la cellule. Les gènes à l’intérieur du noyau portent les codes qui spécifient la séquence des acides aminés et des protéines.
Lorsqu’une cellule a besoin d’une protéine spécifique, le gène qui la code s’ouvre pour permettre la création d’un transcrit (ARNm). Le transcrit est ensuite traduit au niveau du ribosome attaché au réticulum endoplasmique afin que la protéine nouvellement produite subisse une maturation à l’intérieur du réticulum endoplasmique. Une fois cette étape franchie, la protéine est acheminée vers l’appareil de Golgi pour y être étiquetée. Le marquage détermine où la protéine irait ensuite, c’est-à-dire pour un transport à l’extérieur ou à l’intérieur de la cellule.
La mitochondrie (pluriel : mitochondries) est un organite semi-autonome qui est responsable de la génération d’ATP (par les voies du cycle de l’acide citrique et de la phosphorylation oxydative). C’est un organite semi-autonome car il possède son propre matériel génétique. De même, le chloroplaste, qui assure en grande partie la photosynthèse, est également semi-autonome car il possède son propre ADN. Ces ADN extranucléaires sont différents de l’ADN nucléaire. En fait, il sert de base à la théorie de l’endosymbiose. Selon cette théorie, ces organites semi-autonomes sont probablement les premiers procaryotes qui ont été engloutis par une cellule plus grande. Finalement, le procaryote à l’intérieur de la grande cellule s’est adapté et a vécu en symbiose avec son hôte.
Évolution des organismes
Jusqu’à présent, la façon dont la vie a commencé n’est toujours pas claire. Il existe plusieurs théories suggérant comment la vie sur terre est apparue. Par exemple, dans Abiogenèse, on suggère que la vie est née de la matière non vivante et que le processus qui l’a fait naître a probablement pris plusieurs milliards d’années.
La terre primitive est représentée comme la soupe primordiale. Elle est assimilée à la soupe car la terre aurait pu être un habitat aqueux contenant divers composés, notamment de l’ARN.
Dans l’hypothèse du monde ARN, elle suppose que la vie primordiale était basée sur l’ARN. En effet, l’ARN est une molécule qui peut servir de matériel génétique et en même temps de catalyseur. Récemment, la NASA a émis l’hypothèse que les météorites tombées sur terre depuis l’espace pourraient avoir été la source des éléments constitutifs de l’ARN (ainsi que de l’ADN). Cette présomption est due aux nucléobases qu’ils ont trouvées dans les météorites. (Réf. 1) Cela pourrait signifier que les premiers organismes étaient dépourvus d’organites et étaient donc des procaryotes.
Les organites sont probablement nés d’une symbiose entre une cellule plus petite et une cellule plus grande. La plus petite cellule a pu se transformer en organites semi-autonomes, comme une mitochondrie ou un chloroplaste. L’un des signes révélateurs que cela pourrait être vrai est la ressemblance des ribosomes 70S des mitochondries avec ceux des procaryotes.
L’organisme primordial hypothétique d’où descend toute la vie sur terre est appelé le dernier ancêtre commun universel (LUCA). Cet ancêtre commun pourrait avoir existé il y a environ 3,5 à 3,8 milliards d’années (ère paléo-archéenne). (Réf. 2, 3)
Un diagramme appelé arbre évolutif (également connu sous le nom d’arbre de vie) peut être un outil utile pour étudier les relations phylogénétiques. La façon dont les organismes ont divergé d’une forme à une autre est représentée par les branches de l’arbre. Grâce à lui, il est possible de retrouver et d’identifier les ancêtres communs des organismes. Retracer le parcours évolutif de tous les êtres vivants conduirait à l’UCLA. Cependant, tous les scientifiques ne soutiennent pas cette théorie. Par exemple, Jean-Baptiste Lamarck a réfuté cette théorie. Il croyait en la vie émergeant non pas d’un seul mais de plusieurs. (Réf. 4)
Les organismes multicellulaires pourraient être apparus il y a environ 600 millions d’années. Dans l’histoire géologique, des explosions cycliques de vie et des extinctions massives se sont produites. L’une des explosions notables de la vie s’est produite au cours de la période édiacarienne. Le biote de l’Édiacarien est présumé être composé d’êtres vivants unicellulaires et multicellulaires. Une autre explosion de vie s’est produite au cours de la période cambrienne (il y a environ 541 millions d’années). En 2016, le nombre d’espèces habitant la terre est estimé à environ 1 trillion. (Réf. 5)
Voir aussi
- La vie
- La chose vivante
- Procaryote
- Eucaryote
.
- Nasa – Des chercheurs de la NASA : Les blocs de construction de l’ADN peuvent être fabriqués dans l’espace. (2011, 1er janvier). Récupéré de Link
- Doolittle, W. F. (février 2000). « Déraciner l’arbre de vie ». Scientific American 282 (2) : 90-5.
- Glansdorff, N., Xu, Y., & Labedan, B. (2008). « Le dernier ancêtre commun universel : émergence, constitution et héritage génétique d’un précurseur insaisissable ». Biology Direct 3 : 29.
- Bowler, P. J. (2003). ‘Evolution. The History of an Idea’, troisième édition, p.90-91.
- L’histoire de l’évolution animale. (2000, 1er janvier). Récupéré de Link
- Les chercheurs découvrent que la Terre pourrait abriter 1 trillion d’espèces NSF – National Science Foundation. (2016, 1er janvier). Récupéré de : https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=138446
Lectures complémentaires
- Système de classification – Science Learning Hub. (Cet article élabore sur le système de classification des organismes et l’évolution constante).