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Fiche explicative de la leçon : Systèmes de classification Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire les systèmes de classification proposés par Linné et Whittaker et à citer les organismes difficiles à classer.

Dès le 4ème siècle avant l’ère commune, Aristote publia des travaux séparant les êtres vivants en deux groupes:les plantes et les animaux. Les scientifiques ont longtemps réfléchi à la classification des organismes, car cela facilitait leur étude. Lorsque les organismes sont séparés en groupes en fonction de similarités pertinentes, nous sommes facilement capables de comparer et différencier leurs caractéristiques.

Définition: Classification biologique

La classification biologique est le regroupement d’organismes en fonction de similitudes pertinentes.

La base de notre système de classification actuel s’est consolidé plus tard au 18ème siècle grâce au travail de Carl Linné, un botaniste suédois. Il divisa le vivant en deux groupes:les légumes, que nous appelons à présent les « Plantes », et les animaux. Linné appela ces groupes des « règnes ». Dans le système de Linné, un troisième règne, celui des « Minéraux », comprend tout ce qui n’est pas vivant. La figure 1 montre les règnes proposés par Linné.

Figure 1 : Diagramme représentant les trois règnes de Linné. « Regnum » est le mot latin pour « règne ».

Fait : Carl Linné (1707-1778)

Carl Linné était un botaniste suédois souvent considéré comme le fondateur de la taxonomie moderne. On lui attribue le développement du système de nomenclature binomiale ainsi que la popularisation du système de hiérarchie taxonomique.

Terme clé : Règne Plantae (Règne végétal)

Le règne végétal est l’un des deux règnes du vivant proposé par Linné. Le règne végétal comprend les organismes immobiles qui poussent du sol.

Terme clé: Règne animalia (Règne animal)

Le règne animal est l’un des deux règnes du vivant proposé par Linné. Le règne animal comprend les organismes mobiles qui se déplacent pour trouver de la nourriture.

Exemple 1: Rappeler la classification des organismes par Linné

Carl Linné classa les organismes en deux groupes distincts. Quels étaient ces groupes?

Réponse

On considère souvent Carl Linné comme le « fondateur de la taxonomie moderne ». Au cours des années 1700, ce botaniste suédois a à la fois développé le système de nomenclature binomiale et popularisé la hiérarchie taxonomique qui est encore aujourd’hui largement utilisée. Cependant, au moment de ces avancées, le microscope n’était pas encore très utilisé et pas aussi puissant que les modèles actuels. Linné a basé ses règnes selon les caractéristiques observables et le travail de ses prédecesseurs, des penseurs populaires tels qu’Aristote. Linné classa tout sur Terre en trois règnes:Animal, Végétal et Minéral. Parmi ceux-ci, seuls deux des groupes contiennent des organismes vivants.

Les deux groupes sont le règne animal et le règne végétal.

En plus de définir ces deux règnes du vivant, Linné a également développé le système de classification hiérarchique dans lequel les organismes sont divisés en groupes de plus en plus spécifiques. Ces groupes sont appelés des « taxons », et appartiennent à des niveaux taxonomiques qui sont classés de large et général à petit et spécifique. Le règne est le plus général de ces niveaux dans le système Linnéen. Le reste des rangs taxonomiques, du plus grand au plus petit, sont l’embranchement, la classe, l’ordre, la famille, le genre et l’espèce. La figure 2 illustre les rangs taxonomiques et leur ordre.

Figure 2 : Diagramme montrant la hiérarchie taxonomique, du règne aux espèces.

À peu près à la même période, les progrès de la technologie du microscope, ainsi que son utilisation croissante, ont ouvert la voie à de nouvelles découvertes. Lorsque les organismes microscopiques ont été étudiés et mieux compris, la ligne qui sépare l’animal de la plante est devenue plus floue. Un troisième règne, Protista, a été proposé pour inclure les divers organismes unicellulaires et microscopiques qui ne semblaient être ni des plantes ni des animaux. La micrographie ci-dessous illustre quelques Euglena, qui sont des organismes unicellulaires et membres du règne des protistes.

Euglena spirogyra
Figure 3

Terme clé: Règne Protista (Règne des protistes)

Le règne des protistes a été initialement proposé pour englober tous les êtres vivants unicellulaires microscopiques qui n’étaient ni des Végétaux ni des animaux.

Les progrès de la microscopie ont également mis en évidence des différences entre les organismes au niveau cellulaire. Les scientifiques voyaient pour la première fois des structures subcellulaires et des organites, ainsi que de petits organismes unicellulaires comme les bactéries. Ces petits organismes ne possèdent pas de noyau, contrairement aux cellules des plantes, des animaux et des protistes. Par conséquent, un autre règne, Monera, a été créé pour inclure ces organismes, appelés des « procaryotes ». La micrographie ci-dessous montre certaines bactéries observées au microscope électronique, qui sont des exemples d’organismes procaryotes. Les organismes dont les cellules possèdent un noyau sont appelés des « eucaryotes ».

Infection à Streptococcus pyogenes
Figure 4

Terme clé : Organisme eucaryote

Un organisme eucaryote est un organisme dont les cellules possèdent un noyau. Les organismes eucaryotes peuvent être unicellulaires ou multicellulaires.

Terme clé : Organisme procaryote

Un organisme procaryote est un organisme qui ne possède pas de noyau. Les organismes procaryotes sont exclusivement unicellulaires.

Terme clé : Règne Monera (les bactéries/règne des procaryotes)

Le règne Monera est le règne qui comprend tous les organismes procaryotes.

Environ deux siècles plus tard, en 1975, un autre botaniste nommé Robert Whittaker a remarqué que le règne végétal se divisait. À cette époque, tout ce qui sortait du sol était considéré comme une plante. Mais certains de ces organismes sont verts et fabriquent leurs propres nutriments à partir de la lumière du soleil, et certains ne sont pas verts et absorbent leurs nutriments à partir de matières organiques mortes ou en décomposition. Whittaker sépara les plantes autotrophes stationnaires des champignons hétérotrophes stationnaires, augmentant ainsi le nombre de règnes à cinq. La figure 7 illustre le système de classification à 5 règnes établi par Whittaker.

Figure 5 : Diagramme des 5 règnes du vivant, proposé par Robert Whittaker.

Fait: Robert Whittaker (1920-1980)

Robert Whittaker était un botaniste américain connu pour avoir proposé les cinq règnes du vivant auxquels on se réfère encore aujourd’hui. Ces règnes sont Monera, Protista, Fungi, Plantae et Animalia.

Terme clé : Règne Fungi (Règne des champignons)

Le règne des Fungi comprend des organismes immobiles et hétérotrophes comme les champignons, les moisissures et les levures.

Définition: Autotrophe

Un organisme autotrophe est un organisme capable de synthétiser sa propre nourriture à partir de matériaux inorganiques.

Définition: Hétérotrophe

Un organisme hétérotrophe est un organisme qui obtient sa nourriture en consommant d’autres organismes ou de la matière organique.

Exemple 2: Rappeler des 5 règnes de Whittaker

Robert H. Whittaker classa les organismes en 5 règnes. Quels étaient ces règnes?

Réponse

Robert Whittaker était un botaniste américain du 20e siècle. Comparé à Carl Linné qui dans les années 1700 divisa les êtres vivants en deux règnes, les plantes et les animaux, Whittaker avait quant à lui accès à beaucoup plus de technologies et de connaissances biologiques. À partir des années 1900, les microscopes étaient bien plus avancés et utilisés à grande échelle. À l’aide des microscopes, les scientifiques ont découvert le règne des protistes, des organismes microscopiques qui n’étaient à priori ni des plantes ni des animaux. Des microscopes plus puissants ont dévoilé de minuscules bactéries dont l’ADN n’était pas entouré d’un noyau, le règne des monères a donc été ajouté pour inclure tous ces organismes procaryotes. Enfin, Whittaker a observé que les cellules des plantes contenaient des chloroplastes et étaient autotrophes, alors que les cellules des champignons n’en avaient pas. Les Champignons sont hétérotrophes et doivent absorber les nutriments de leur environnement. La séparation des champignons du règne végétal a donné naissance aux 5 règnes de Whittaker.

Les 5 règnes dans lesquels Whittaker a classé les organismes sont Monera, Protista, Fungi, Plantae et Animalia.

Exemple 3: Comparer les systèmes de classification de Whittaker et de Linné

Lequel des énoncés suivants compare correctement les systèmes de classification de Linné et de Whittaker?

  1. Whittaker avait accès à plus de connaissances biologiques et technologiques lors de la création de son système de classification.
  2. Linné avait accès à plus de connaissances biologiques et technologiques lors de la création de son système de classification.

Réponse

Carl Linné et Robert Whittaker sont tous deux des botanistes rendus célèbres par leurs contributions à l’étude de la taxonomie. Linné vivait en Suède dans les années 1700. Il a popularisé la hiérarchie taxonomique et a développé le système de nomenclature binomiale, qui sont tous deux encore largement utilisés aujourd’hui. À l’époque de Linné, il n’y avait que deux règnes du vivant admis:les plantes et les animaux. Robert Whittaker était un scientifique américain du 20e siècle qui proposa et popularisa l’existence de 5 règnes:les plantes, les animaux, les monères, les champignons et les protistes. Au fur et à mesure que les microscopes devenaient plus puissants et accessibles, les scientifiques étaient en mesure de faire la différence entre les organismes au niveau cellulaire. Le passage de deux règnes à cinq a pu se faire grâce à l’utilisation généralisée de microscopes plus perfectionnés.

Cela signifie que Whittaker avait accès à plus de connaissances biologiques et technologiques lors de la création de son système de classification.

Ces cinq règnes ont été développés en séparant les organismes en fonction des variations de leurs caractéristiques physiques et observables. Même si avec le temps nous pouvons observer plus de choses, cette méthode de classification est considérée comme obsolète. Nous appelons la classification basée sur les traits physiques « classification artificielle ».

Définition : Classification artificielle

La classification artificielle est la classification des organismes uniquement selon leurs caractéristiques physiques.

Tout comme le microscope nous a permis de mieux définir les règnes du vivant il y a des siècles, la technologie génétique continue aujourd’hui d’améliorer les systèmes de classification. L’analyse génétique nous a permis de regrouper les organismes en fonction de leurs relations de parenté, et pas seulement de leurs caractéristiques physiques. Nous appelons ce type de classification la « classification phylogénétique » ou la « classification naturelle ».

Définition : Classification phylogénétique (naturelle)

La classification phylogénétique est la classification des organismes en fonction de leurs relations génétiques et évolutives.

Il est important de rappeler que la classification est une discipline qui évolue. Les taxonomistes cherchent toujours à l’améliorer et à regrouper les organismes de façon plus précise.

Aujourd’hui, la plupart des scientifiques s’accordent à dire qu’il faudrait un niveau supérieur au règne. On l’appelle « empire » ou « domaine ». De nombreux systèmes de classification modernes sont constitués de deux ou trois domaines basés sur le type de cellule. On ne s’accorde toujours pas unanimement sur le nombre exact de règnes. Certains scientifiques sont carrément favorables à la suppression de ce rang taxonomique, certains n’en voudraient que trois, et d’autres ont même proposé plus de huit règnes différents. Le système à 5 règnes est encore largement utilisé au sein de la communauté scientifique.

Une classification concernant ce que nous appelons parfois la vie non cellulaire ou la vie acellulaire soulève une question intéressante. Comment classerions-nous quelque chose qui partage certaines des caractéristiques avec les êtres vivants mais qui ne sont pas faits de cellules?

Un virus est un exemple typique, qui est composé de protéines et de matériel génétique, mais qui ne peut pas se reproduire seul. Un viroïde est un autre exemple, qui est constitué de matériel génétique dépourvu d’une enveloppe protéique. Étant donné que les virus et les viroïdes possèdent tous deux du matériel génétique et la capacité de fabriquer de nouveaux virus ou viroïdes dans les cellules vivantes, ils sont parfois considérés comme des formes de vie acellulaires. La figure 7 montre le cycle de vie d’un virus. Un prion est une protéine anormalement formée qui peut provoquer un changement dans la configuration d’autres protéines. Les prions sont parfois difficiles à classifier car ils possèdent à priori l’une des caractéristiques communes aux êtres vivants, avoir la capacité de se reproduire, comme le montre la figure 6. Cependant, les prions ne sont pas considérés comme des formes de vie acellulaires. Les virus, les viroïdes et les prions sont connus pour être à l’origine de maladies. Chez les Hommes, les virus provoquent le rhume, la grippe et de nombreuses autres maladies. La maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ) est une maladie neurologique induite par des prions. Les viroïdes ne sont connus que pour causer des maladies chez les plantes.

Figure 6 : Diagramme illustrant l’action d’un prion.
Figure 7 : Diagramme montrant le processus de réplication virale.

Définition: Virus

Un virus est une forme de vie acellulaire qui utilise une cellule hôte vivante pour se répliquer et produire plus de virus.

Définition: Prion

Un prion est une protéine mal repliée qui se reproduit en imprimant sa configuration anormale à d’autres protéines correctement repliées.

La « vie non cellulaire » peut sembler être une contradiction. Tous les êtres vivants ne sont-ils pas constitués d’une ou plusieurs cellules?Étant donné que ces « formes de vie » acellulaires sont faites de molécules biologiques et survivent en interagissant avec la vie cellulaire, il y a de bonnes raisons d’élargir le système taxonomique pour les inclure d’une manière ou d’une autre, même si elles ne sont généralement pas considérées comme « vivantes ». Si vous étiez un taxonomiste, qu’auriez vous fait?La réponse à cette question pourrait représenter la prochaine grande avancée dans l’étude de la classification biologique.

Exemple 4: Expliquer pourquoi il est difficile de classer les virus

Pourquoi est-il difficile de classer les virus dans le système de classification de Whittaker?

Réponse

Les 5 règnes de Whittaker sont les protistes, les plantes, les champignons, les animaux et les monères. Ces règnes n’incluent que la vie cellulaire. Les organismes du règne Monera sont faits de cellules procaryotes et les organismes des quatre autres règnes sont faits de cellules eucaryotes. Les scientifiques considèrent généralement que quelque chose n’est vivant que s’il se compose d’une ou plusieurs cellules. Un virus ce n’est fondamentalement qu’un ensemble de matériel génétique entouré d’une enveloppe de protéines. Alors que nous considérons les organismes comme des êtres vivants étant faits de cellules et ayant un métabolisme et d’autres caractéristiques, les virus quant à eux ne possèdent aucune de ces choses. Un virus se réplique en insérant son matériel génétique dans une cellule vivante, ce qui oblige la cellule à fabriquer davantage de virus. Bien qu’ils ne soient pas eux-mêmes faits de cellules, les virus ont besoin de cellules pour se répliquer.

Il est difficile de classer les virus dans le système de classification de Whittaker car ils sont généralement considérés comme non vivants.

Passons en revue ce que nous avons couvert dans cette fiche explicative.

Points clés

  • Les deux règnes du vivant établis par Carl Linné sont les animaux et les plantes.
  • Les cinq règnes du vivant établis par Robert Whittaker sont les animaux, les plantes, les protistes, les monères et les champignons.
  • La taxonomie est un domaine qui évolue constamment au fur et à mesure de nouvelles connaissances et de progrès de la technologie.
  • Les systèmes de classification actuels n’incluent pas les formes de vie acellulaires telles que les virus et les viroïdes.

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