Dans cet article, nous allons discuter des structures cellulaires dans les algues avec l’aide de diagrammes.

I. Paroi cellulaire :

La paroi cellulaire de la plupart des algues est cellulosique. Elle contient également de l’hémicellulose, du mucilage, de la pectine et d’autres substances comme l’acide alginique, la fucoïdine, la fucine, le carbonate de calcium, la silice, etc… en différentes combinaisons dans différents groupes d’algues. Des études au microscope électronique révèlent que la paroi cellulosique est composée de microfibrilles de cellulose d’épaisseur variable qui restent diversement orientées dans une matrice granulaire.

La paroi cellulaire des diatomées est silicifiée et présente des structures secondaires caractéristiques. Chez les Cyanophycées, la paroi cellulaire est composée de mucopeptide constitué principalement d’un peptide de quelques acides aminés liés de façon covalente à des aminosucres, à la glucosamine et à l’acide muramique.

Ce complexe muco- est également présent dans la paroi cellulaire des bactéries. Une véritable paroi cellulaire est absente dans certaines algues comme Gymnodinium et Pyramimonas. Au lieu de cela, elles possèdent une membrane de délimitation connue sous le nom de pellicule.

II. Le protoplaste :

Le contenu protoplasmique d’une cellule est appelé protoplaste. Le protoplaste des algues eucaryotes est entouré d’une limite externe lipoprotéinée, appelée membrane cellulaire, et est constitué d’un ou plusieurs noyaux et cytoplasmes généralement sphériques ou ellipsoïdaux.

La membrane cellulaire est constituée de lipides et de protéines et est de nature fluide en mosaïque comme tous les autres systèmes membranaires biologiques. Elle est très fine et élastique et sélectivement perméable. Elle contrôle le passage des matériaux dans et hors des cellules.

Dans toutes les algues eucaryotes (Chlorophycées, etc.), le noyau est un corps sphérique ou elliptique bien organisé. Il reste entouré d’une membrane nucléaire distincte. La face interne est occupée par un réticulum de chromatine noyé dans une matrice appelée karyolymphe. La membrane nucléaire est à double couche. La membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique.

Chaque noyau contient un ou plusieurs nucléoles ou endosomes. Le nombre de nucléoles varie chez les différentes algues. Il peut être de un, deux ou plus. Les chromosomes peuvent avoir un centromère localisé ou diffus. Le nombre de chromosomes varie d’une espèce à l’autre – le nombre le plus faible étant n=2 (par exemple, Porphyra linearis), tandis que le plus élevé est n=592 (Netrium digitali).

Dans la cellule d’algue eucaryote, il y a des organites cellulaires liés à la membrane comme les chloroplastes, les mitochondries, l’appareil de Golgi, le réticulum endoplasmique et, dans certains cas, la tache oculaire ou le stigmate.

Dans la cellule d’algue procaryote (membres de Cyanophycean), le noyau n’est pas limité par une membrane. Au lieu de cela, le protoplaste est différencié en un chromoplasme périphérique extérieur contenant des pigments photosynthétiques et un centroplasme intérieur incolore où le matériel génétique ne se trouve pas dans le noyau lié par une membrane et où les brins d’ADN ne se combinent pas avec les histones pour former des chromosomes.

Donc le centroplasme représente le noyau naissant chez les Cyanophycées. Le noyau des Dinophycées n’est pas non plus véritablement eucaryote, bien qu’il soit lié à une membrane, mais les chromosomes et l’appareil mitotique sont absents. Le cytoplasme de la cellule algale est divisé en organites cellulaires et en cytosol.

1. Le chloroplaste :

Les chloroplastes sont la caractéristique très marquante des cellules algales. Ils portent les pigments photosynthétiques. Il s’agit d’une structure à double membrane.

Diverses formes de chloroplastes sont connues chez différents types d’algues, dont huit types principaux sont habituellement reconnus : en forme de coupe (par exemple, Chlamydomonas et Volvox), discoïde (par exemple, Chara, Vaucheria et les diatomées centriques), pariétal (par exemple, Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo-phyceae, beaucoup de Chrysophyceae et de diatomées pennées), en forme de ceinture ou de C (par exemple, Ulothrix), en spirale (par exemple, Spirogyra), réticulée (par exemple, Oedogonium, Hydrodictyon et Cladophora), en étoile (par exemple, Zygnema) et côtelée (par exemple, Volvocales). La structure de base du chloroplaste est presque similaire dans tout le règne végétal.

Il existe trois régions structurelles majeures dans le chloroplaste :

1. Une enveloppe constituée de deux membranes avec un espace fermé.

2. le stroma mobile contenant les enzymes solubles pour le métabolisme, la synthèse des protéines et le stockage de l’amidon, et

3. les membranes lamellaires internes hautement organisées contenant les pigments et impliquées dans la capture et la transduction de l’énergie.

Le système lamellaire interne forme des disques qui sont empilés comme des piles de pièces de monnaie pour former des grana. Chaque disque est un sac ou une vésicule et est appelé thylakoïde. Chaque thylakoïde renferme un espace interthylakoïde.

Le système thylakoïde constitue une cavité unique et complexe, séparée du stroma par la membrane thylakoïde. Intégrés dans les membranes thylakoïdes, on trouve des systèmes pigmentaires et des transporteurs d’électrons, qui réalisent la phase lumineuse de la photosynthèse.

Dans les Cyanophycées, les thylakoïdes ne sont pas enfermés dans des groupes liés à la membrane pour former les chloroplastes, au lieu de cela ils reposent librement dans le cytoplasme. Les thylakoïdes sont le siège de la chlorophylle a, et les pigments accessoires se trouvent également à leur surface sous la forme de petites vésicules appelées phycobilisomes.

a. La pigmentation :

Les pigments qui fournissent la couleur réelle du thalle sont de différents types :

i. Les chlorophylles :

On trouve cinq types de chlorophylles dans les algues, les Chi a, b, c, d et e. Parmi elles, la chlorophylle a est présente dans tous les groupes d’algues. La chlorophylle b ne se trouve que chez les Chlorophycées, la chlorophylle c chez les Phéophycées, les Cryptophycées, les Bacillariophycées et les Chrysophycées, la chlorophylle d chez certaines algues rouges et la chlorophylle e chez certaines Xanthophycées.

ii. Les caroténoïdes :

Les carotènes et les xanthophylles constituent ensemble les caroténoïdes. Ce sont des pigments photosynthétiques accessoires.

Cinq types de carotènes sont présents dans les algues : l’α-carotène chez les Chlorophycées, les Cryptophycées et les Rhodophycées ; le β-carotène dans tous les groupes d’algues, sauf les Cryptophycées ; le c-carotène chez les Chlorophycées ; l’e- carotène chez les Bacillariophycées, les Cryptophycées, les Phéophycées et les Cyanophycées et le flavacène chez. membres des Cyanophycées.

iii. Xanthophylles :

Plusieurs types de xanthophylles sont présents dans les algues. Parmi elles, la lutéine, la violaxanthine et la néoxanthine sont présentes chez les membres des Chlorophycées et des Phéophycées. La fucoxanthine est le principal pigment xanthophylle chez les Phéophycées et les Bacillariophycées, tandis que la myxoxanthophylle, la myxoxanthine et l’oscilloxan- mince ne se trouvent que chez les Cyanophycées.

iv. Phycobilines :

Les phycobilines sont des tétr’apyrroles linéaires hydrosolubles. Ce sont des biliprotéines de couleur rouge (phycoérythrine) ou bleue (phycocyanine). On ne les trouve que chez les Rhodophycées et les Cyanophycées. Elles fonctionnent comme des pigments accessoires en absorbant et en transférant l’énergie lumineuse vers le centre de réaction.

b. Pyrénoïdes :

Les pyrénoïdes sont des corps protéiques présents dans les chloroplastes ou les chromatophores – la caractéristique même des chloroplastes d’algues. Ils sont généralement associés à la synthèse et au stockage de l’amidon. Chez les Bacillariophycées, ils accumulent les lipides. Le nombre de pyrénoïdes peut être de un (par exemple, Chlamydomonas) ou de plus d’un (par exemple, Oedogonium) par chromatophore.

2. les mitochondries :

Les mitochondries sont présentes dans toutes les cellules algales, à l’exception des Cyanophycées. Chaque mitochondrie est entourée d’une double enveloppe membranaire. La membrane interne des mitochondries végétales renferme une matrice aqueuse de solutés, d’enzymes solubles et du glucose mitochondrial.

La membrane interne est plus grande que la membrane externe et subit une invagination produisant des cristaux en forme de sac de forme et de nombre variables – généralement avec un col étroit. L’ensemble de la mitochondrie est à nouveau entouré d’une membrane externe située à proximité de la membrane interne, laissant un espace intermembranaire qui est en continuité avec l’espace intercristallin.

La matrice est finement granuleuse et fortement protéinée. L’organite est de nature semi-autonome car il contient un ADN circulaire et des ribosomes qui lui sont propres, à l’aide desquels il peut synthétiser certaines de ses protéines. Il y a généralement plus d’une mitochondrie par cellule, mais chez Micromonas (Chlorophycées), chaque cellule contient une seule mitochondrie

Les cellules des algues bleu-vert sont dépourvues de mitochondries. La membrane cytoplasmique est le siège des fonctions biochimiques normalement associées aux organites membranaires bien définis des cellules eucaryotes. Comme chez les bactéries, la membrane cellulaire s’invagine pour former une structure appelée le méso-some où sont localisées les enzymes respiratoires.

3. le réticulum endoplasmique (RE) :

Des études au microscope électronique indiquent que les cellules d’algues contiennent un vaste réseau membranaire de tubules et de citernes (sac aplati) interconnectés, appelé le réticulum endoplasmique. Les membranes du RE traversent l’ensemble du cytoplasme.

Le réticulum est constitué de citernes parallèles interconnectées associées au ribosome, fixées à la face cytoplasmique de la membrane. Cette forme de RE est connue sous le nom de réticulum endoplasmique rugueux (RER) qui est un site majeur de la synthèse des protéines. Au contraire les membranes du RE qui ne portent pas de ribosome sont appelées réticulum endoplasmique lisse (SER).

4. les dictyosomes ou appareil de Golgi :

Les dictyosomes ou corps de Golgi se trouvent dans toutes les cellules d’algues, sauf les algues bleues, et peuvent être vus au microscope électronique. L’appareil de Golgi est un composant du système endomembranaire de la cellule et semble servir d’intermédiaire entre le réticulum endoplasmique et la membrane plasmique.

Les corps de Golgi peuvent se trouver dans la région du noyau (par exemple, Chlamydomonas), près des plastes (par exemple, diatomée et Bulbochaete), ou il peut se trouver n’importe où dans la cellule. Les corps de Golgi sont composés de 2 à 20 vésicules plates qui sont disposées en piles.

Chaque pile est appelée dictyosome. Tous les dictyosomes forment collectivement l’appareil de Golgi. Il fonctionne dans l’emballage des matériaux pour l’exportation vers l’extérieur de la cellule. Il est également responsable de la formation d’une nouvelle membrane plasmique pour soutenir la croissance ou pour remplacer celle qui a été perdue.

5. L’ocelle ou stigmate :

Les cellules mobiles végétatives et reproductives des algues possèdent une tache pigmentée dans la partie antérieure, médiane ou postérieure de la cellule, appelée ocelle ou stigmate (Fig. 3.12). Il est impliqué directement ou indirectement dans la perception de la lumière. Le stigmate se trouve généralement à l’intérieur des thylakoïdes qui courent longitudinalement à travers l’ocelle, entre deux rangées de granules.

6. Vacuoles :

Presque toutes les cellules d’algues, à l’exception des membres des Cyanophycées, possèdent une ou plusieurs vacuoles. Chaque vacuole est délimitée par une membrane distincte appelée tonoplaste.

Trois types de vacuoles se retrouvent dans les formes mobiles :

(i) La vacuole simple :

Elles sont de très petite taille et présentent une contraction et une expansion périodique. Elles sont également appelées vacuoles contractiles. Elles rejettent les déchets métaboliques des cellules. Elles régulent également la teneur en eau de la cellule en évacuant l’excès à court terme. Elles ont donc une fonction sécrétoire.

(ii) Vacuole complexe :

C’est la caractéristique des Dinophycées et des Eugénophycées. Elle est constituée d’un cytopharynx en forme de tube, d’un grand réservoir et d’un groupe de vacuoles de tailles variables. Les vacuoles assurent la fonction d’osmorégulation à l’intérieur de la cellule. Parfois, les vacuoles stockent également des matières alimentaires de réserve comme la laminarine et la chrysolaminarine.

(iii) Vacuoles gazeuses :

Dans les cellules des membres des Cyanophycées, il existe des cavités contenant du gaz se présentant comme des empilements de petits cylindres transparents de diamètre uniforme. Leurs parois sont librement perméables aux gaz. Les vacuoles gazeuses donnent de la flottabilité aux formes planctoniques et servent également d’écrans protecteurs contre la lumière vive incidente.

7. les Flagelles :

Les cellules mobiles végétatives ou reproductrices sont présentes dans tous les groupes d’algues, sauf les Cyanophycées et les Rtiodophycées. Le mouvement est obtenu par l’action battante de petits appendices protoplasmiques filiformes ou filiformes, appelés flagelles. Ils varient en nombre, longueur, position et présence ou absence de poils en nombre différent. Le nombre varie de un à quatre ou beaucoup.

Ils sont principalement de deux types :

1. Le coup de fouet ou acronématique :

Ce sont des flagelles glabres à surface lisse (Fig. 3.13A, Fig. 3.14A), et

2. Tinsel ou Pleuronematic :

Ils possèdent une ou plusieurs rangées de poils filamenteux fins latéraux appelés mastigonèmes ou flimmers

Ils sont en outre classés en :

a. Pantonèmes. Où les mastigonèmes sont disposés en deux rangées opposées (figure 3.13B).

b. Pantoacronématique. Le flagelle pantonématique avec une fibrille terminale est appelé pantoacronématique (Fig. 3.13C).

c. Stichonématique. Il possède des mastigonèmes unilatéraux (fig. 3.13D).

Si le nombre de flagelles par cellule est supérieur à un et identique, il est dit isokont et lorsqu’il est dissemblable, il est dit hétérokont.

Racines flagellaires chez les algues :

Les flagelles sont l’émergence extrêmement fine et hyaline du cytoplasme. On trouve couramment un seul granule à la base de chaque flagelle (Fig. 3.15A), le blépharoplaste ou corps basal. Si la cellule algale possède une paroi ferme, le flagelle émerge à travers un pore.

Chaque flagelle possède un mince filament central ou axial, l’axonème. L’axonème est entouré d’une membrane ou gaine cytoplasmique formée par une extension de la membrane cellulaire ou plasmique. La gaine se termine juste avant l’apex des flagelles. La partie apicale nue de l’axonème est appelée pièce terminale.

En coupe transversale, le flagelle (figure 3.15B) montre deux fibrilles centrales singlet entourées de neuf fibrilles périphériques doublet. Chaque fibrille est recouverte d’une membrane et les deux centrales sont en outre recouvertes d’une membrane supplémentaire.