Volvox dorée

Clé d'identification

Noms

Distribution géographique

Cosmopolite des eaux douces

Volvox aureus a été retrouvée sur tous les continents excepté l'Antarctique.

Biotope

Volvox aureus se développe en milieu dulcicole naturel (étangs, fossés, lacs) ou artificiel (piscines). Sa croissance débute au printemps quand la température et la quantité de matières organique et minérale augmentent. En cas de multiplication excessive de volvox (bloom*), l'eau du milieu de croissance devient verte. En période défavorable (trop chaud, trop froid), l'algue émet un zygote* et dégénère (voir paragraphe Reproduction).

Description

Volvox aureus est une algue unicellulaire mais qui a la particularité de vivre sous forme de colonies sphériques. Ces colonies peuvent faire jusqu'à 1 millimètre de diamètre et contenir plusieurs milliers de cellules de très petite taille (quelques µm). Les cellules individuelles sont disposées à la périphérie de la sphère, le centre de cette dernière étant occupé par un mucilage* fluide sécrété par les cellules elles-mêmes. Grâce aux prolongements cytoplasmiques* qui unissent les cellules entre elles, une unité fonctionnelle dotée d'une harmonie et d'une solidarité biologiques est réalisée. Cette particularité place les Volvox à la frontière de l'unicellulaire et du pluricellulaire. Chaque sphère est appelée un cénobe ou cœnobe* ou cœnobium*. Observés au microscope, les cœnobes apparaissent sous forme de boules vertes tournant sur elles-mêmes. Ceci est dû au fait que chaque cellule périphérique est dotée de 2 flagelles pointant vers l'extérieur de la sphère et battant de manière synchrone (voir paragraphe Divers biologie).

Ces minuscules cellules sont des cellules somatiques. Cela signifie qu'elles ne sont pas impliquées dans la reproduction. Mais les cœnobes contiennent aussi de 4 à 12 cellules de plus grande taille appelées cellules filles ou gonidies. Il s'agit de cellules germinales reproductrices (voir paragraphe Reproduction) plutôt localisées dans la partie postérieure des cœnobes puis débordant un peu vers le centre au fur et à mesure qu'elles grossissent.

Espèces ressemblantes

Le genre Volvox comprend une trentaine d'espèces ne pouvant être distinguées que par des spécialistes. Ils s'appuieront sur des critères morphologiques observables (taille et nombre de cellules somatiques [de 500 à 50 000 selon les espèces], taille et nombre de cellules germinales), sur des critères de reproduction asexuée (vitesse et nombre de divisions, nécessité des cycles jour/nuit), et bien-sûr sur des analyses génétiques.

Les espèces les plus représentées sont :

• Volvox aureus Ehrenberg, 1832 : c'est la plus petite des espèces de Volvox. La petite taille de sa colonie la rend à peine perceptible à l'œil nu et ses cellules individuelles ont une forme ovoïde caractéristique.
• Volvox globator Linnaeus, 1758 : caractérisée par une colonie de relativement grande taille (2 mm de diamètre) mais des cellules individuelles minuscules (environ 4 µm).
• Volvox barberi W.R. Shaw, 1922 : caractérisée par une flottabilité négative l'obligeant à des mouvements de propulsion constants pour rester à flot, mouvements parmi les plus rapides dans le genre Volvox.
• Volvox carteri F. Stein, 1878 : utilisée en laboratoire pour étudier la reproduction des volvox, elle possède un nombre relativement faible de cellules somatiques et 12 à 16 gonidies de grande taille facilement observables.

D'autres espèces moins étudiées comme V. rouseletti, V. dissipatrix, V. spermatophoaera, V. africanus, V. observus, V. reticulus, V. gigas, V. powersii ou V. tertius existent aussi.

Les algues regroupées sous le nom d'algues volvocines présentent aussi des ressemblances morphologiques prêtant souvent à confusion.

Alimentation

En tant que végétal, Volvox aureus possède de la chlorophylle*, un pigment capable d'absorber l'énergie lumineuse du soleil et de la transformer en énergie biologique par un processus appelé photosynthèse*.

Le corollaire est que les végétaux ne peuvent se développer qu'en milieu éclairé. Le bilan global de la photosynthèse est la production d'un sucre, le glucose, et d'oxygène (O₂) à partir de gaz carbonique (CO₂) et d'eau (H₂O). Le glucose ainsi généré alimentera les chaines métaboliques conduisant à produire la matière organique du végétal. Un organisme capable de produire sa propre matière organique est dit autotrophe*.

Reproduction - Multiplication

La grande majorité des cellules composant la colonie de volvox sont des cellules somatiques qui ne sont pas impliquées dans la reproduction. Quelques cellules, indifférenciées à l'origine, sont des cellules germinales reproductrices qui vont assurer la multiplication des colonies par reproduction asexuée quand les conditions environnementales sont favorables ou la reproduction sexuée quand les conditions deviennent difficiles.

Avant de décrire les processus de reproduction, il convient de noter que les colonies de Volvox aureus sont dioïques* (il existe des colonies mâles et des colonies femelles) et haploïdes* (chaque cellule ne contient qu'un jeu de chromosomes).

Reproduction asexuée : quand les conditions sont favorables (température, lumière, disponibilité de matière azotée), les quelques cellules reproductrices situées dans la partie postérieure du cœnobe vont stocker des nutriments, grossir et devenir matures. Elles prennent le nom de gonidies ou cellules filles. Les gonidies s'arrondissent, perdent leur flagelle et leur cytoplasme* devient dense. Elles entament alors une phase de multiplication rapide par une douzaine de cycles mitotiques*. Lors de la 6^e division, des mitoses déséquilibrées produisent 16 cellules plus grosses qui deviendront de futures gonidies. Les plus petites cellules continuent à se diviser pour donner une jeune colonie fille contenue dans la colonie mère. Durant la phase de multiplication des gonidies, les flagelles des cellules somatiques sont tournés vers l'intérieur. Quand cette phase est terminée, il se produit un phénomène d'inversion rappelant la phase de gastrulation chez les embryons de spongiaires.

Après la phase d'inversion, les colonies filles sont des versions miniatures de la colonie mère et elles entament une phase de croissance de la taille par production de mucilage. Par conséquent la taille de la colonie mère augmente également jusqu'à son éclatement. Les cellules somatiques de la colonie mère vont dégénérer et mourir.

L'ensemble du processus est dépendant des alternances jour/nuit et va prendre environ 2 jours dont 8 heures consacrées aux divisions cellulaires. Cette durée varie aussi en fonction de la température. La rapidité des cycles de reproduction asexuée explique la vitesse de prolifération de Volvox aureus en conditions favorables.

Reproduction sexuée : quand les conditions deviennent défavorables (sécheresse, gel), les cellules reproductrices sont orientées vers un comportement permettant de produire soit de nombreux petits gamètes* mâles mobiles soit un petit nombre de gros gamètes femelles immobiles chargés en réserves nutritives.

Dans les colonies femelles, chaque gonidie va produire par mitoses* successives 32 nouvelles gonidies qui vont évoluer en gamètes femelles. Ces derniers restent dans la colonie dont ils sont issus.

Les colonies mâles produisent 128 gonidies qui vont continuer à se diviser et produire des massifs compacts de gamètes mâles flagellés, ou anthérozoïdes.

En présence des colonies femelles, les anthérozoïdes, mobiles grâces à leurs 2 flagelles, sont libérés pour fertiliser les gamètes femelles. Cette fécondation par oogonie* donne un œuf diploïde*, ou zygote*, qui s'entoure d'une paroi solide et résistante et rentre dans une phase de dormance qui peut durer plusieurs années.

Au retour des conditions favorables, le zygote entamera une phase de méiose* conduisant à la production d'une spore haploïde* qui commencera à se diviser pour donner une nouvelle colonie.

Vie associée

Volvox aureus peut être parasitée par le rotifère Hertwigia volvocicola. Ce dernier peut pénétrer les colonies de volvox, se nourrir des cellules internes, et y déposer ses œufs. Quand les œufs écloront quelques jours plus tard, les jeunes rotifères se nourriront des restes cellulaires de volvox. La destruction de la colonie les libèrera dans le milieu où ils pourront rencontrer puis pénétrer de nouvelles colonies.

Hertwigia volvocicola semble parasiter uniquement des espèces de volvox dans la mesure où il n'a jamais été observé dans d'autres espèces phytoplanctoniques*.

Divers biologie

Les Volvox en général, et Volvox carteri en particulier, sont des organismes modèles pour l'étude de l'embryogenèse, la morphogenèse et la différenciation cellulaire car leur processus de reproduction rappelle le processus de gastrulation animale, c'est-à-dire le phénomène de mise en place des feuillets embryonnaires aboutissant à l'acquisition de la symétrie fondamentale.

Les cellules somatiques possèdent tous les organites cellulaires classiques des cellules végétales (noyau, chloroplastes*, mitochondries, vacuoles*, …). Elles ont globalement une forme de poire dont le pôle antérieur est équipé d'un "œil" rouge, ou stigmate*, capable de détecter la lumière, et porte les 2 flagelles qui permettent au cœnobe de se déplacer. De fait, les cœnobes sont polarisés avec un avant et un arrière, les cellules disposées à l'avant ayant un œil plus grand que celui des cellules de l'arrière. La coordination des mouvements est assurée par des ondes électriques qui parcourent le réseau cytoplasmique commun. Cette capacité à détecter la lumière va permettre aux volvox de se déplacer vers les zones éclairées ou au contraire de fuir les lumières trop intenses susceptibles d'endommager leurs chloroplastes.

Informations complémentaires

Les rôles majeurs de la photosynthèse sont 1- de produire l'oxygène et 2- de fixer du CO₂. Cette dernière capacité identifie les végétaux comme des acteurs majeurs de la régulation du climat. Par ailleurs, la moitié de l'oxygène produit sur la terre et nécessaire à la vie aérobie* est le fait des végétaux aquatiques.

C'est l'inventeur du microscope, le Néerlandais Antonie van Leeuwenhoek qui a observé pour la première fois des volvox en 1700.

Origine des noms

Origine du nom français

Volvox dorée est une francisation du nom scientifique.

Origine du nom scientifique

Volvox : du latin [volverer] = tourner, rouler, en raison de la forme de boule de la colonie et de son mode de déplacement qui consiste à rouler sur elle-même. Le suffixe [-ox] signifie "qu'on voit". Littéralement volvox signifie "qu'on voit rouler".

aureus : du latin [aureus] = qui a la couleur de l'or, mais aussi brillant, splendide.

Classification

Numéro d'entrée WoRMS : 578347