1.      1. Structure de la cellule de l'algue

L'exemple ci-dessous représente une vue schématique (microscopie électronique à transmission) de Chlamydomonas.

Structure de l'algue, avec l'exemple de Chlamydomonas.

Cette cellule est une algue verte unicellulaire d'eau douce, mais les cellules d'algues pluricellulaires répondent, en gros, au même schéma :

• La paroi cellulaire, dont l'épaisseur varie selon les espèces d'algues, joue un rôle crucial de protection. Cette structure complexe est composée de deux phases distinctes. La première, connue sous le nom de « phase squelettique » ou « phase cristalline », est majoritairement constituée de cellulose et d'hémicelluloses. Ces polymères fournissent un cadre rigide et résistant, conférant à la paroi sa structure essentielle (Popper et al., 2021). La seconde phase, dite « matrice » ou « phase amorphe », entoure la phase cristalline et sa composition varie selon le type d’algue. Par exemple, chez les algues vertes, la matrice contient principalement des ulvanes, alors que chez les algues rouges, elle est composée d'agars et de carraghénanes. Chez les algues brunes, on retrouve des alginates et des fucanes, des polysaccharides aux propriétés variées (Lahaye & Robic, 2022).
• Certaines parois algales possèdent des incrustations minérales telles que des plaques de silice ou de carbonate de calcium, notamment chez les algues siliceuses et calcaires. La présence de chitine, bien que variable, contribue également à la classification des algues et confère des propriétés mécaniques particulières (Hoagland et al., 2023).
• La paroi des algues se distingue nettement de celle des plantes terrestres par l'importance de la matrice extracellulaire et la présence de polysaccharides sulfatés, qui jouent des rôles dans l’adhésion et la protection contre les pathogènes (Deniaud-Bouét et al., 2017).
• La membrane cytoplasmique, semi-perméable, est essentielle aux échanges entre la cellule et son environnement, facilitant le transport de nutriments et l'élimination des déchets.
• Le cytoplasme, également appelé plasmalemme, constitue le site des réactions métaboliques. Il se présente sous la forme d'une substance gélatineuse qui abrite diverses structures intracellulaires.
• Le noyau, entouré d'une membrane dans les cellules eucaryotes, contient l'ADN et dirige l’ensemble des activités cellulaires (Smith et al., 2023).
• Le réticulum endoplasmique est impliqué dans la synthèse des protéines et leur repliement, étant souvent associé aux ribosomes pour former le réticulum endoplasmique rugueux.
• Les mitochondries, surnommées « centrales énergétiques » de la cellule, assurent la chaîne respiratoire oxydative et produisent l'ATP nécessaire aux processus métaboliques (Lane, 2022).
• Le dictyosome, ou appareil de Golgi, participe à la modification et au transport des protéines, jouant un rôle clé dans leur maturation et leur distribution au sein de la cellule.
• Le chloroplaste, structure indispensable à la photosynthèse, contient de la chlorophylle et d’autres pigments qui captent l’énergie lumineuse pour la convertir en énergie chimique (Nelson & Ben-Shem, 2023).
• Les grains d'amidon, qui peuvent être situés dans ou hors des chloroplastes, représentent les réserves de glucides de la cellule.
• La vacuole joue un rôle vital dans l’homéostasie cellulaire, régulant la teneur en eau, les sels minéraux et certains métabolites ou déchets (Jørgensen et al., 2024).
• Le stigma, ou eyespot, est une structure photoréceptrice qui permet à la cellule de détecter la lumière et de réguler ainsi la photosynthèse en fonction de la présence de celle-ci (Häder, 2023).
• Le pyrénoïde, dont la forme peut varier, est associé à la synthèse et au stockage de l’amidon ainsi qu’à d’autres polyosides solubles. Son rôle exact reste sujet à investigation, mais il semble influent dans la régulation des échanges de carbone durant la photosynthèse (Mackinder et al., 2023). Les pyrénoïdes, qui ne sont pas délimités par une membrane, ne se trouvent pas dans toutes les cellules d’algues.
• Les plastes (chloroplastes ou chromoplastes) sont des organites enveloppés par une double membrane et contiennent des thylacoïdes, structures membranaires renfermant les pigments photosynthétiques et souvent le pyrénoïde, une structure protéique essentielle à la synthèse des molécules de réserve (Green et al., 2022). La configuration des plastes varie selon les groupes d’algues, influençant leur capacité photosynthétique et leur classification.

Chez les Dinophytes, l'enveloppe plastidiale est composée de trois membranes, et les thylacoïdes sont organisés en groupes de trois, permettant une photosynthèse efficace même dans des conditions de lumière variable (Keeling et al., 2023).

Les Rhodophytes (algues rouges) présentent des plastes avec seulement deux membranes et un seul thylacoïde par lamelle. L'absence de pyrénoïde chez ces algues souligne une voie différente de régulation du stockage de carbone (Yang et al., 2024).

Chez les Chlorophytes (algues vertes), les chloroplastes sont entourés de deux membranes et contiennent un pyrénoïde ainsi que des thylacoïdes groupés en structures de plus de trois. Cette organisation optimise l'efficacité photosynthétique dans des environnements variés (Smith & Caron, 2023).

Les Phaeophytes (algues brunes) se distinguent par une enveloppe plastidiale externe constituée de quatre membranes, issue d'une endosymbiose secondaire. Selon les espèces, le pyrénoïde peut être présent ou absent, ce qui influence la capacité de stockage des réserves et l'adaptation environnementale (Baldauf, 2022).

Les flagelles, structures motrices présentes chez de nombreuses espèces d’algues, varient en nombre et en disposition. Certaines cellules possèdent deux flagelles, tandis que d'autres en ont plus, en particulier les cellules reproductrices. Les flagelles peuvent être égaux ou inégaux, orientés dans le même sens ou de manière opposée. Leur structure est complexe, comprenant 9 doublets de microtubules formés de tubulines alpha et bêta, entourant deux microtubules centraux, soutenus par près de 250 protéines associées, ce qui leur confère des caractéristiques mécaniques spécifiques (Mitchell, 2023). Le nombre et la disposition de ces flagelles constituent des critères clés pour l'identification des espèces et leur classification (Hirano et al., 2024).