Mycologie fondamentale et appliquée

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1 Mycologie fondamentale et appliquée
Patrick BOIRON Laboratoire de Mycologie, Faculté de Pharmacie, Lyon, France

2 La Mycologie à l’ISPB 2 3 4 5 Année Laboratoire de Parasitologie
et Mycologie Médicale Laboratoire de Mycologie Fondamentale et Appliquée aux Biotechnologies Industrielles

3 Introduction 4ème année 5ème année

4 Généralités et systématique
Patrick BOIRON Laboratoire de Mycologie, Faculté de Pharmacie, Lyon, France

5 Enseignement disponible à :
Laboratoires Mycologie Cours de mycologie Cours de IIème année Généralités – texte Généralités - diaporama

6 Etymologie Champignons
Toile de Otto Marsaeus Van Schriek, 1619 – 1678 : Pilze und Schmetterlinge, Musée de Bâle Champignons ou "Fungi” (contraction du latin “funus”, funéraille, et d’“ago”, produire) ou mycètes (du grec “mukês”, champignon)

7 Classification des êtres vivants
Plantes : nutrition liée à la photosynthèse Animaux : nutrition par ingestion Champignons : nutrition caractérisée par l’absorption

8 Arbre phylogénétique Comparaisons des séquences génétiques = arbre phylogénétique Règne autonome des Champignons, à côté des : Animaux Plantes Procaryotes Protistes

9 Classification actuelle des champignons
Basée classiquement sur les mécanismes de reproduction sexuée et maintenant la phylogénie Champignons vrais (au sens strict) = Eumycètes : Chytridiomycètes Zygomycètes Ascomycètes Basidiomycètes (Deutéromycètes) Les Oomycètes ou champignons-algues ont été récemment séparés de champignons vrais Les Myxomycètes ne sont plus considérés comme des champignons

10 Ultrastructure des champignons
Organismes Eucaryotes (Division des Eumycètes = Eumycota) Noyaux individualisés pourvus d’une membrane nucléaire Chromosomes et nucléole Appareil mitochondrial

11 Paroi et membrane des champignons
Paroi cellulaire périphérique + vacuoles turgescentes dans le cytoplasme  végétaux Paroi peptidopolyosidique épaisse (de composition variable selon les groupes : mannanes, glucanes, chitine, chitosane, protéines, phospholipides) Membrane riche en stérols (ergostérol) L’intermédiaire de la lysine est l’acide diaminoapidique (généralement, acide diaminopimélique chez les bactéries)

12 Relations avec le vivant
Nombre évalué à  espèces (1,5 millions ?) La plupart sont des saprophytes dans le sol, sur des plantes mortes ou vivantes

13 Champignons phytopathogènes
Beaucoup d’espèces sont des parasites de plantes = phytopathogènes (problème économique) Claviceps purpurea

14 Symbiotisme fongique Diverses espèces sont symbiotiques, soit associées à des algues (dans les lichens) ...

15 Symbiotisme fongique ... soit associées à des racines (constituant les mycorhizes)

16 Parasitisme fongique Absence de chloroplastes (et donc de chlorophylle)  animaux Organismes hétérotrophes (nutrition carbonée dépendante de la présence de matières organiques préformées)

17 Champignons opportunistes
Quelques centaines, sont opportunistes, pouvant devenir pathogènes pour l’homme et les animaux (mycoses)

18 Structure morphologique
L’organisation cellulaire de base des champignons est le thalle (= appareil végétatif) (généralement en phase haploïde)

19 Structure morphologique
Le thalle se caractérise par une structure le plus souvent filamenteuse (mycélium) (Hyphomycètes), pouvant présenter un degré considérable de différentiation ...

20 Structure morphologique
… à une forme unicellulaire (levure) (Blastomycètes)

21 Multiplication / reproduction
Ils se reproduisent par des spores, selon un mode asexué et / ou sexué

22 Les champignons-algues
Division des Straménopiles Les Oomycètes (mildious, rouilles, etc.)

23 Les principales classes de champignon au sens strict
Division des Eumycètes Les Chytridiomycètes Les Zygomycètes Les Ascomycètes Les Basidiomycètes Les Deutéromycètes

24 Les Chytridiomycètes Souvent unicellulaires
Probablement proches des algues Sans pathogénicité pour l’homme Responsables de zoonoses chez les amphibiens

25 Les Zygomycètes Classe de quelques centaines d’espèces

26 Les Zygomycètes Saprophytes : moisissures

27 Les Zygomycètes Parasites : Insectes (Entomophthorales)
Nématodes et Amibes (Zoopagales) Plantes

28 Les Zygomycètes Mucorales :
Parasites des champignons, des animaux et des hommes (mucormycoses)

29 Les Ascomycètes Environ 15.000 espèces
+ environ espèces lichénisantes

30 Les Ascomycètes Nombreuses espèces utilisées pour :
La fabrication d’antibiotiques et d’autres médicaments Des fermentations Leur valeur gastronomique (Morilles, Truffes) Quelques espèces redoutables parasites des végétaux, des animaux et des hommes

31 Les Basidiomycètes Environ 20.000 espèces
Champignons considérés comme les plus perfectionnés Nombreuses espèces à fructification développées ou carpophores (Cèpes, Amanites, etc.)

32 Les Deutéromycètes = Adélomycètes = Fungi imperfecti (Champignons imparfaits) Ensemble artificiel ( groupe naturel) d’environ espèces (affinités d’Ascomycètes) Ne présentant jamais, ou très exceptionnellement, de forme de reproduction sexuée Ne se reproduisent que par voie végétative (spores asexuées) ou par simple fragmentation du mycélium Responsables d’un grand nombre de maladies des végétaux et humaines

33 Synthèse 1a Intérêt des champignons Règne autonome des champignons
Domaines impliquant la mycologie : santé, recherche, industrie pharmaceutique, agro-alimentaire, etc. Règne autonome des champignons Caractérisés par un mode de nutrition par adsorption Organismes eucaryotes

34 Synthèse 1b Comportements variés
Saprophytes, symbiotiques (lichens, mycorhizes), parasites (phytopathogènes, pathogènes humains et/ou animaux), opportunistes Organisation cellulaire de base : le thalle (appareil végétatif) Thalle filamenteux (= mycélium) (micro- et macromycètes) Unicellulaire (= levure)

35 Synthèse 1c 2 modes de multiplication/reproduction
Multiplication asexuée Reproduction sexuée (sauf Deutéromycètes) Grande diversité des espèces (≥ ) mais classification simplifiée Straménopiles (Oomycètes) Eumycètes (Chytridiomycètes, Zygomycètes, Ascomycètes, Basidiomycètes, Deutéromycètes)

36 Thalle végétatif Filament = hyphe (mycélium) Structure : Tubulaire
Ramifiée Plurinuclée (nombre de noyaux très variable)

37 inférieurs (Zygomycètes) :
Thalle végétatif Cas des champignons inférieurs (Zygomycètes) : Filaments non cloisonnées (= mycélium siphoné ou coenocytique) Les noyaux cohabitent dans le cytoplasme commun

38 Cas des champignons supérieurs
Thalle végétatif Cas des champignons supérieurs Hyphes cloisonnées par des cloisons (septa, sing. septum)  division du filament en articles (filament “articulé”) Pores traversant les cloisons + corps de Woronin (lésion)  passage intercellulaire de : cytoplasme organites subcellulaires noyaux

39 Thalle végétatif Diamètre des hyphes variable, de 3-4 m à plus de 10 m, selon : Conditions de l’environnement Position dans la colonie Espèce

40 Thalle végétatif Cas des levures : Thalle formé de cellules isolées
Parfois : pseudo-filaments + filaments vrais (Candida) 1 noyau par cellule

41 Croissance des champignons
Thalle végétatif Croissance des champignons Dissémination (survie) Pénétration dans les substrats (mais aussi croissance en 3 dimensions) Allongement exponentiel puis linéaire des hyphes Néosynthèse de composants pariétaux (chitine) Ramifications à autotropisme négatif ( colonies circulaires zonées)

42 Thalle végétatif Fusion des hyphes
Croissance végétative = phénomène d’anastomose (autotropisme positif) Transport rapide de substances nutritives (facilitation de la sporulation) Recombinaison asexuée (= parasexualité) du matériel génétique (maintien de la variabilité génétique) Croissance infinie versus sénéscence

43 Modifications morphologiques des filaments végétatifs
Vésicules (dégénérescence) Epaississements terminaux (organes pectinés, cellules en noisettes, etc.) Chlamydospores (formes de résistance) Boucles (capture de nématodes), spirales, etc. Rhyzoïdes Capsule Agglomération des filaments : mèches (= cordons), corémies (= synémas, graphiums), sclérotes (conservation)

44 Modifications morphologiques des filaments végétatifs
Corémie Cellules en noisette Boucle

45 Modifications morphologiques des filaments végétatifs
Candida albicans Fusarium Chlamydospores = spore de résistance

46 Modifications morphologiques des filaments végétatifs
Rhyzoïdes Vésicules Spirales

47 Modifications morphologiques des filaments végétatifs
Cas particulier de certaines levures : la capsule (Cryptococcus neoformans)

48 Notion de dimorphisme Phase saprophytique filamenteuse dans l’environnement et au laboratoire (milieux usuels, température ordinaire) Phase parasitaire dans les tissus Levure : Histoplasma capsulatum et H. duboisii, Blastomyces dermatitidis, Paracoccidioides brasiliensis, Sporothrix schenckii, Penicillium marneffei Sphérule : Coccidioides immitis Grain : agents de mycétomes Cellules fumagoïdes : agents de chromoblastomycose

49 Notion de dimorphisme Histoplasmose

50 Notion de dimorphisme Coccidioïdomycose

51 Notion de dimorphisme Chromoblastomycose

52 Mode de propagation des champignons
Le plus simple : croissance et bouturage Avec différentiation d’organe : production de spores : Multiplication asexuée (= végétative) (mode anamorphe, ou forme “imparfaite” = fungi imperfecti) Reproduction sexuée (mode téléomorphe, ou forme forme “parfaite”) Mode anamorphe + mode téléomorphe = holomorphe Mycélium stérile (mycelia sterila)

53 Multiplication asexuée
Mitose ( mitospores) Mode endogène : production de spores internes (endospores) Mode exogène : production de spores externes (conidies)

54 Multiplication asexuée
Mitose

55 Multiplication asexuée
Mode endogène : production de spores internes (endospores) Mode exogène : production de spores externes (conidies)

56 Multiplication asexuée
Cas les levures (Blastomycètes) Forme levure : notion morphologique et NON taxonomique Cas général : multiplication asexuée par bourgeonnement (bourgeon = blastoconidie) Rare : multiplication asexuée par fission

57 Exemple des champignons-algues (Oomycètes)
Zoospores mobiles biflagellées Enkystement possible Parfois cycle complexe (générations successives de zoospores, spores germinatives ( mycélium) ou produisant des zoospores) Plasmopara viticola (mildiou)

58 Champignons filamenteux (Hyphomycètes)
Champignons inférieurs

59 Exemple des Chytridiomycètes
Spores mobiles uniflagellées

60 Exemple des Zygomycètes
Jamais de zoospores mobiles Endospores Sporocystophore - sporocyste – sporocystospores Voir TP

61 Champignons filamenteux (Hyphomycètes)
Champignons supérieurs

62 Champignons supérieurs
Conidiophore - cellule conidiogène – conidies Ascomycètes ++ Basidiomycètes  (rôle secondaire / reproduction sexuée) Deutéromycètes Conidiogénèse  complexe  voir TP

63 Reproduction sexuée Plasmogamie (notion de compatibilité génétique) et phase dicaryotique (dicaryon) Caryogamie (haploïdie  diploïdie) Méïose (diploïdie  haploïdie)

64 Reproduction sexuée Cas général : isogamie (organes de fécondation morphologiquement similaires) Plus rare : anisogamie Hermaphrodisme Organes de la reproduction sexuée = gamétocystes Anthéridie (mâle) Oogone (= ascogone chez les Ascomycètes) (femelle) Spores sexuées ou méïospores

65 Chytridiomycètes Gamètes libres et mobiles, produits par les gamétocystes

66 Zygomycètes Gamétocystes non différenciés
Spore sexuée = zygote ou zygospore Notion d’homothallisme et d’hétérothallisme

67 Ascomycètes Gamétocystes différenciés
Fécondation de l’oogone (= ascogone) par l’anthéridie  asques portés par des filaments ascogènes  ascospores (à l ’intérieur des asques)

68 Ascomycètes Asques dispersées ou regroupées au sein d’ascocarpes :
Cléistothèce Gymnothèce Périthèce Apothécie

69 Ascocarpe Cléisthothèce Gymnothèce

70 Ascocarpe Périthèce

71 Ascocarpe Apothécie

72 Basidiomycètes Phase dicaryotique prolongée, visualisée par les crochets (ou anse) de conjugaison

73 Basidiomycètes Différentiation réduite des gamétocystes  basides
 basidiospores

74 Basidiomycètes Basides portées par le mycélium ou par un basidiocarpe (= carpophore), différencié en :  stipe (= pied)  et pileus (= chapeau) portant l’hyménium Amanita phalloides

75 Voir cours sur les Macromycètes
Basidiocarpe Voir cours sur les Macromycètes

76 Multiplication asexuée et reproduction sexuée
Spores Asexuée Sexuée Zygospores Endospores Ascospores Conidies Basidiospores

77 Classification Spores Asexuée Sexuée Zygospores Zygomycètes Endospores
Ascospores Ascomycètes Conidies Basidiospores Basidiomycètes Deutéromycètes

78 Synthèse 1d Thalle végétatif
Caractéristiques, structure différentielle entre champignons inférieurs et supérieurs, cas des levures, croissance et fusion des hyphes Modifications morphologiques des filaments végétatifs Notion de dimorphisme

79 Synthèse 1e Modes de propagation des champignons
Multiplication asexuée Modes endogène et exogène, cas des levures, Zygomycètes, champignons supérieurs Reproduction sexuée Zygomycètes, Ascomycètes, Basidiomycètes

80 Synthèse de la classification
Synthèse 1f Synthèse de la classification