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Santé

Quelles preuves soutiennent l'hypothèse qui explique l'origine de la cellule eucaryote par l'insertion d'une mitochondrie?

Question de Muhammed, 53 ans

Grégory Ségala

Réponse de Grégory Ségala

Docteur

Section de biologie

Université de Genève

L’hypothèse endosymbiotique, ou théorie endosymbiotique, est actuellement la plus plausible pour décrire le scénario qui a mené de la cellule procaryote (sans mitochondrie) à la cellule eucaryote (avec mitochondrie). L’endosymbiose est une collaboration entre deux organismes vivants où l’un est l’hôte et l’autre est l’endosymbiote. Dans le cas de la cellule eucaryote, l’endosymbiose avec la mitochondrie est essentielle, à tel point que la mitochondrie n’est plus considérée comme un organisme à part entière, mais un composant cellulaire: un organite.

Comme mentionné plus haut, il s’agit de l’hypothèse d’un événement antérieur; on ne peut donc pas apporter de preuve formelle, on peut juste recenser les éléments en sa faveur.

Premièrement, les mitochondries possèdent les caractéristiques d’un organisme procaryote, avec une double membrane et un ADN circulaire. Des études phylogénétiques (étude des relations de parenté entre êtres vivants) ont montré une homologie de leur génome avec celui de bactéries parasites intracellulaires appelées α-protéobactéries. Les mitochondries proviennent donc probablement de l’endosymbiose d’une α-protéobactérie, il y a environ 2 milliards d’années.

Deuxièmement, une mitochondrie ne peut pas être générée spontanément par une cellule eucaryote qui en est dépourvue. Les mitochondries se multiplient par allongement, puis scission, mécanisme similaire à la multiplication bactérienne.

Troisièmement, on observe au cours de l’Evolution de la cellule eucaryote un transfert de l’information génétique de l’ADN mitochondrial vers l’ADN nucléaire. Cela suggère que l’autonomie génétique de la mitochondrie a disparu au profit de l’endosymbiose avec son hôte. Désormais, la cellule prend en charge la majorité des gènes nécessaires au maintien de la mitochondrie. Mais cela suggère aussi que, au début de l'endosymbiose, la mitochondrie était génétiquement autonome, tel un organisme à part entière et non pas un organite.

Un dernier point est que la mitochondrie possède son propre code génétique, qui toutefois ne diffère du code génétique de la cellule que de quelques codons. Cela pourrait être une des reliques restantes de l’organisme ancestral qui a intégré la première cellule eucaryote, amenant avec lui son propre code génétique.

Pour information, les cellules végétales ont un endosymbiote additionnel qui est le chloroplaste, probablement dérivant d’une cyanobactérie, et permettant aux végétaux de faire la photosynthèse.

19 mars 2019

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