Différence entre les protistes et les champignons

introduction

Les protistes et les champignons constituent deux royaumes uniques de la vie. Les protistes démontrent une forte variance des traits compliquant leur taxonomie. Les champignons sont beaucoup plus simples à caractériser. Les champignons ont divergé des Protistes il y a environ 1,5 milliard d'années [1], ce qui a entraîné la perte de flagelles lors de la transition d'un habitat aquatique à un environnement terrestre avec la mise au point concomitante de nouveaux mécanismes de dispersion des spores non aquatiques [2]. Les champignons ont adapté un ensemble reconnaissable de caractéristiques qui aident à clarifier leurs différences avec les protistes.

Différences cellulaires

Les protistes sont des organismes unicellulaires. La majorité des champignons sont multicellulaires et structurés dans un système d'hyphes filamenteux allongés et ramifiés [1]. Les structures des hyphes ramifiés consistent en une ou (généralement) plusieurs cellules enfermées dans une paroi cellulaire tubulaire [1]. La plupart des protistes ont une forme sphérique, ce qui est sous-optimal pour obtenir de l'oxygène par diffusion. Les grands protistes ont une forme allongée pour répondre à leur besoin accru de diffusion d'oxygène [3].

Taille de la cellule

Les protistes unicellulaires sont pour la plupart microscopiques, mais de rares exemples ont été trouvés dans des milliers de mètres carrés [3]. Les champignons sont généralement assez gros pour être observés à l'œil nu, mais il existe un grand nombre d'espèces microscopiques [1].

Membrane cellulaire

Les protistes peuvent contenir des parois cellulaires ressemblant à des plantes, des parois cellulaires ressemblant à des animaux et même des pellicules offrant une protection contre l'environnement extérieur [3]. De nombreux protistes n'ont pas de paroi cellulaire [3]. Contrairement à la variété de membrane cellulaire Protist, une caractéristique déterminante des champignons est la présence omniprésente d'une paroi cellulaire chitineuse. [14].

Organisation Intracellulaire

Les champignons sont constitués d'un système compliqué d'hyphes compartimentés par un système de cloisonnement des septa [1]. Des septa n'ont été trouvés dans aucun protiste [3]. Les septa fongiques divisent les hyphes en compartiments perméables [1]. La perforation des septa permet la translocation d'organites comprenant des ribosomes, des mitochondries et des noyaux entre cellules [3]. Les organites protistes existent dans un cytoplasme non compartimenté [3].

Annexes cellulaires

Contrairement aux Fungi, qui sont pour la plupart stationnaires, les protistes sont mobiles [1,3] et cette motilité différencie morphologiquement les protistes des champignons en ajoutant des appendices cellulaires. Les protistes contiennent souvent des appendices tels que les cils, les flagelles et les pseudopodes [3]. Les champignons n'ont généralement pas d'appendice cellulaire, bien qu'il existe de rares exemples d'appendices conidiaux chez les champignons [4]..

Respiration

Respiration Protiste

i) Respiration aérobie protiste

Les protistes obtiennent de l'oxygène par diffusion, ce qui limite leur capacité de croissance cellulaire [3]. Certains protistes, comme les phytoflagellés, effectuent un métabolisme hétérotrophe autotrophe et oxydant [3]. Le métabolisme protiste fonctionne de manière optimale dans une large plage de températures et de quantités de consommation d'oxygène. C'est un sous-produit de la pléthore de niches qu'ils habitent, qui ont une vaste gamme de températures et de disponibilité en oxygène [3]..

ii) Respiration anaérobie protiste

La respiration anaérobie obligatoire existe chez les protistes parasites, une rareté pour les eucaryotes [3]. Beaucoup de protistes anaérobies obligés manquent de cytochrome oxydase, ce qui entraîne des mitochondries atypiques [3].

iii) Respiration fongique

La plupart des champignons respirent en aérobiose en utilisant des chaînes respiratoires ramifiées pour transférer les électrons du NADH vers l'oxygène [5]. Les NADH déshydrogénases fongiques sont utilisées pour catalyser l'oxydation de la matrice NADH et sont capables de le faire même en présence de certains inhibiteurs tels que la roténone [5]. Les champignons utilisent également d'autres oxydases pour respirer en présence d'inhibiteurs de l'ubiquinol: cytochrome c oxydoréductase et cytochrome c oxydase [5]. Des oxydases alternatives permettent probablement une pathogénicité efficace en présence de mécanismes de défense de l'hôte à base d'oxyde nitrique [5].

Osmorégulation

Les protistes qui habitent en milieu aqueux ont une amplification des structures cellulaires non trouvées dans les champignons. Cette amplification permet un degré d'osmorégulation plus élevé. Les vacuoles contractiles sont des organites protistes qui permettent l'osmorégulation et préviennent le gonflement et la rupture cellulaire [3]. Les vacuoles contractiles sont entourées d'un système de tubules et de vésicules collectivement appelé spongiome qui aide à l'expulsion des vacuoles contractiles de la cellule [3]. Les vacuoles contractiles sont nettement moins abondantes dans les champignons [1,3].

Différences mitochondriales

Génomes Mitochondriaux Protistes

Contrairement aux champignons, les génomes mitochondriaux (mt) protistes ont conservé un certain nombre d'éléments génomiques ancestraux proto-mitochondriens. Ceci est évident par la réduction des gènes chez Fungi mtGenomes [6]. Les génotypes protistes ont une taille allant du génome de 6 kb à Plasmodium falciparum au génome de 77kb du choanoflagellé Monosiga brevicollis, une gamme plus petite que celle de Fungi [6]. La taille moyenne du mtGenome Protist est de 40 kb significativement inférieure à la taille moyenne du génome mitochondrial fongique [6].

Les génotypes protistes sont compacts, riches en exons et souvent composés de régions codantes qui se chevauchent [6]. L'espace intronique non codant représente moins de 10% de la taille totale de Protist mtGenome [6]. Une grande partie de l'ADNmt protiste n'a pas d'introns du groupe I ou du groupe II [6]. Le contenu en A + T est plus élevé dans les génotypes protistes que dans les champignons [6]. Le contenu en gènes des génotypes protistes ressemble davantage aux gènes végétaux que les champignons génétiques [6]. Contrairement aux champignons, les mtGenomes protistes encodent à la fois les grands et les petits ARN de sous-unités [6].

Génomes Fongiques Mitochondriaux

Les champignons ont évolué à partir de protistes et leur divergence est caractérisée par la réduction des gènes et l'addition d'intron [6]. Comparés aux mtGenomes Protist riches en gènes, les mtGenomes fongiques contiennent une pléthore de régions intergéniques composées de répétitions non codantes et d'introns qui sont principalement des introns du groupe I [7]. La variation de la taille du gène fongique mtGenome s'explique principalement par les régions de l'intron plutôt que par la variance basée sur les gènes trouvée dans Protist mtGenomes [7]. Les régions intergéniques représentent jusqu'à 5 kb de longueur dans les gènes génétiques fongiques [7].

Bien que les mtGenomes protistes contiennent plus de gènes, les mégalomes fongiques contiennent une quantité significativement plus grande de gènes codant l'ARNt [6,7]. Les tailles de mtGenome fongiques couvrent une plage plus large par rapport aux mtGenomes Protist. Le plus petit mongome fongique connu est de 19 kpb, présent dans Schizosaccharomyces pombe [6] Le plus grand mongome fongique connu est de 100 kpb, présent dans Podospora anserina [6] Contrairement aux protist mtGenomes, le contenu en gènes de l'ADNmt fongique est relativement cohérent pour tous les organismes [6].

Sources d'éléments nutritifs et stratégies d'acquisition d'éléments nutritifs

Acquisition d'éléments nutritifs par les champignons

Les champignons utilisent le mycélium, leur collection d'hyphes, pour acquérir et transporter des nutriments à travers la membrane plasmique de leurs cellules [2]. Ce processus dépend fortement du pH de l'environnement à partir duquel les éléments nutritifs sont acquis [2]. Les champignons sont des saprotrophes, dont les éléments nutritifs proviennent principalement des matières organiques dissoutes de plantes et d'animaux morts en décomposition [1]. Toute digestion nécessaire d'éléments nutritifs se produit de manière extracellulaire par la libération d'enzymes qui décomposent les éléments nutritifs en monomères à ingérer par diffusion facilitée [1]

Acquisition d'éléments nutritifs protistes

Les protistes, en revanche, obtiennent leurs nutriments à travers diverses stratégies. Une tentative de catégorisation des stratégies d’acquisition d’éléments nutritifs de Protist définit six catégories [3]:

1. Producteurs primaires photo-autotrophes - Utiliser la lumière du soleil pour synthétiser les nutriments à partir de CO2 et H2O.
2. Bacti- & detritivores - Se nourrir de bactéries ou de détritus.
3. Saprotrophes - Se nourrir de matière non vivante digérée extracellulairement puis absorbée.
4. Algivores - Se nourrir principalement d'algues.
5. Omnivores non sélectifs - Nourrir de manière non sélective sur les algues, les détritus et les bactéries.
6. Prédateurs Raptorial - Se nourrir principalement de protozoaires et d'organismes de niveaux trophiques supérieurs.

Plusieurs des stratégies susmentionnées sont mixotrophes. Par exemple, les producteurs primaires photo-autotrophes incluent des organismes marins qui peuvent utiliser divers niveaux d'hétérotrophie permettant l'acquisition de nutriments ne nécessitant pas d'apport d'énergie du soleil en l'absence de soleil [3]..

Différences de reproduction

Les protistes et les champignons comprennent des espèces qui se reproduisent sexuellement et sexuellement. Les protistes sont uniques en ce qu'ils incluent des organismes capables de se reproduire sexuellement et sexuellement au cours de la même vie [8]. La complexité de certains cycles de vie des protistes entraîne des variations morphologiques étonnantes dans la vie de l'organisme, ce qui permet des méthodes de reproduction distinctes [8]. Des modifications morphologiques liées à la reproduction ne sont pas observées chez les Fungi autant que chez les Protistes.

Différences de reproduction asexuées

La reproduction asymptotique chez les champignons se produit par la suppression de spores émanant des organes fruitiers trouvés sur le mycélium ou par la fragmentation du mycélium ou par le bourgeonnement [9]. La reproduction sexuée chez les protistes se fait par diverses méthodes. La fission binaire (division nucléaire unique) et la fission multiple (divisions nucléaires multiples) sont deux méthodes de reproduction asymétriques courantes parmi les protistes [8]. La plasmotomie est une autre stratégie de reproduction spécifique à Protist [8]. La plasmotomie se produit chez les protistes multinucléés et implique une division cytoplasmique sans division nucléaire [8].

Différences sexuelles en matière de reproduction

La reproduction sexuée est plus communément mise en œuvre par Fungi [8,9]. Il est également plus complexe que la reproduction aesxuelle et nécessite donc une description plus détaillée pour permettre de comprendre en quoi le processus diffère entre les protistes et les champignons..

Reproduction Sexuelle Fongique

Pendant la reproduction sexuée fongique, la membrane nucléaire et le nucléole (généralement) restent intacts tout au long du processus [9]. La plasmogamie, la caryogamie et la méiose constituent les trois étapes séquentielles de la reproduction sexuée fongique [9]. La plasmogamie implique une fusion protoplasmique entre les cellules qui s'accouplent, amenant les noyaux haploïdes distincts dans la même cellule [9]. La fusion de ces noyaux haploïdes et la formation d'un noyau diploïde se produisent au stade de la caryogamie [9]. Vers la fin de la caryogamie, un zygote existe et la méiose procède de la formation de fibres fusiformes dans le noyau. Cela rétablit l'état haploïde via la séparation des chromosomes diploïdes [9].

Les stratégies fongiques d'interaction des noyaux haploïdes pendant la reproduction sexuée sont plus variées chez les Fungi que chez les Protistes. Ces stratégies comprennent la formation et la libération de gamètes à partir de gamétanges (organes sexuels), l'interaction de gamétanges entre deux organismes et l'interaction des hyphes somatiques [9]..

Reproduction sexuelle protiste

Les stratégies de reproduction sexuelle protistes sont presque entièrement différentes de celles utilisées par Fungi. Ces stratégies impliquent des processus uniques qui diffèrent en raison de la structure cellulaire, en particulier des appendices cellulaires disponibles pour le contact avec d'autres protistes [8]. La formation et la libération de gamètes est une méthode de reproduction sexuelle chez les protistes très mobiles flagellés [8]. La conjugaison est une méthode utilisée par les protistes ciliés qui implique la fusion de noyaux gamétiques plutôt que la formation et la libération de gamètes indépendants [8]. L'autogamie, un processus d'autofécondation qui est encore considéré comme une forme de reproduction sexuée, produit une homozygotie parmi la descendance d'une cellule mère autofécondée [8]..

Tableau de synthèse

Comme résumé ci-dessus, les différences entre les protistes et les champignons sont considérables et peuvent être observées à tous les niveaux de la structure et à travers toutes leurs interactions comportementales avec leur environnement. Cet examen est simplement un résumé des différences. Les références citées fournissent des explications plus détaillées aux personnes souhaitant en savoir plus.