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Archaebactéries

Sommaire de la page (Articles, Dossiers, Études...) : Découverte et classification / Particularités des archaebactéries / Caractéristiques écologiques des archaebactéries / La place des archaebactéries dans l'évolution / Luca, le père de nos pères, préférait l’ARN à l'ADN / Les limites de la vie sur Terre une nouvelle fois repoussées… dans l’eau ! / Au fond de l'océan, une archée repousse les limites de la vie / L’ancêtre des eucaryotes est une archée originale / Les Archaea - le troisième domaine du vivant (cours de Guennadi SEZONOV, 2009) / « Étude de la diversité métabolique des microorganismes des sources hydrothermales océaniques / « Étude de la diversité métabolique des microorganismes des sources hydrothermales océaniques » / Kiwa puravida, un crabe Yéti aux filaments de bactéries méthanophages / Pour vivre, des extrêmophiles utilisent l'uranium ! / Des microbes méthanogènes dans la panse des bovins / Archaea des bioaérosols de fermes laitières, des poulaillers et des usines d’épuration des eaux usées /

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C'est en étudiant l'ARN ribosomial de divers organismes que Carl Woese, en 1977, propose de séparer clairement les procaryotes en deux groupes ; les bactéries et les archaebactéries, mais aussi de considérer que le monde du vivant est composé de trois groupes et non pas seulement de deux : les bactéries, les archaebactéries et les eucaryotes.

Aujourd'hui, les archaebactéries sont classées en quatre phylums : les Crenarcheota, les Euryarcheota, les Nanoarchaeota et les Korarchaeota. La position des deux derniers phylums n'est pas encore parfaitement claire.


Les Crenarcheota comportent une seule classe : Thermoprotei.

Beaucoup d'espèces sont thermophiles, anaérobies strictes et exigent du soufre pour la croissance. Les genres caractéristiques de cette classe sont Sulfolobus, Pyrodictium, Thermoproteus, Pyrolobus, etc.

Sulfolobus possède des cellules coccoïdes, irrégulières et flagellées. Ce sont des archaebactéries hyperthermophiles et acidophiles (températures voisines de 80 °C et pH optimal de croissance proche de 2 ou 3). Elles sont soit hétérotrophes, soit autotrophes. Elles tirent leur énergie de l'oxydation du soufre et/ou en respirant du soufre qui sert d'accepteur final d'électrons. Ces archaebactéries vivent dans des sources chaudes sulfureuses (solfatares) de diverses régions volcaniques (Italie, Islande, Japon, Nouvelle-Zélande, Yellowstone aux USA, etc.). Les archaebactéries du genre Sulfolobus intéressent beaucoup les chercheurs qui aimeraient bien comprendre comment les protéines constitutives de ces organismes peuvent rester intactes et actives aux températures extrêmes auxquelles elles sont soumises.

Le genre Pyrolobus comporte plusieurs espèces parmi les plus hyperthermophiles qui soient. Par exemple, Pyrolobus fumarii que l'on rencontre au niveau des cheminées hydrothermales sous-marines sur la dorsale atlantique, ne se développe qu'à des températures comprises entre 90° C et 113° C.

Les Euryarcheota comportent plusieurs classes : Archaeglobi, Halobacteria, Methanobacteria, Methanococci, Metanopyri, Thermococci et Thermoplasmata.

Les euryarchaeota comprennent les archées méthanogènes, des archées halophiles (Halobacteria) et diverses espèces thermophiles (Pyrococcus, Thermococcus).Les archées méthanogènes se rencontrent dans divers milieux (tube digestif et intestins des mammifères, panse des vaches et des ruminants, intestin des termites, etc. ; vases et sédiments des marais, fleuves et estuaires, tourbières, etc.). On estime aujourd'hui que les archées méthanogènes pourraient être responsables du tiers du rejet de méthane dans l'atmosphère.

Les archées méthanogènes sont des organismes anaérobies stricts pour lesquels la moindre trace d'oxygène gazeux est sinon mortelle, du moins un inhibiteur du métabolisme puissant. Les archées méthanogènes sont des organismes autotrophes et chimiotrophes.

La production de méthane se fait, en milieu réducteur, en présence d'eau, à partir du gaz carbonique ou de diverses matières organiques (acides, aldéhydes, amines, sulfures, etc.). La méthanisation est une réaction très exergonique, c'est-à-dire qu'elle libère une forte quantité de chaleur. Dans les réacteurs à biogaz, on se sert de cette production de chaleur pour maintenir le milieu à une température assez élevée (> 37° C) très favorable au développement des archées méthanogènes.

Les archées méthanogènes vivent le plus souvent en symbiose avec des eubactéries anaérobies strictes qui leur fournissent les substrats (CO2, acides, aldéhydes et cétones, etc.) dont elles ont besoin pour leurs métabolismes. Les principaux genres de bactéries anaérobies symbiotes des archées méthaniques sont Bacteroides, Butyvibrio, Bifidobacterium, Lactobacillus, Clostridium, etc.

La méthanisation est une réaction très efficace pour détruire la matière organique.

Le genre Pyrococcus comprend des organismes en forme de coques flagellées. Ces archées se rencontrent dans divers milieux extrêmes, principalement des sources hydrothermales des dorsales océaniques, mais aussi des sédiments volcaniques. Ce sont des organismes hyperthermophiles, hétérotrophes et anaérobies stricts.

Le genre Thermococcus comprend des organismes en forme de coques, hyperthermophiles, chimioorganotrophes et anaérobies stricts.

Les halobacteria sont des bactéries halophiles, c'est-à-dire capable de vivre dans des milieux hypersalés. Parmi ces archées, on peut citer les bactéries carrées de Walsby (Haloquadratum walsbyi). Ces archées sont les seuls organismes bactériens dont les cellules ont une forme carrée. Ce sont des organismes aérobies qui furent découverts par le professeur Walsby, vers 1980, dans des petites mares salées du Sinaï. Depuis cette archée a été trouvée dans de très nombreuses autres écosystèmes aquatiques hypersalés et chauds, un peu partout dans le monde, ce qui suggère que cette archée doit jouer un rôle écologique certain, mais qui reste encore inconnu à ce jour. Cette archée semble bien se développer à des températures de 40° C et plus.

Les principales autres halobacteria sont Haloferax, Halobacterium, Halococcus, Halorubrum, Natrinema, Natronococus, etc. Elles vivent dans des milieux à forte concentration en sel (littoral marin, marais salants, Mer Morte, Grand Lac Salé de l'Utah, schotts tunisiens, etc.).

Le phylum des Nanoarchaeota ne comprend qu'une seule espèce : Nanoarchaetum aquitans. C'est une espèce dont on ne sait pas encore parfaitement si elle symbiote ou parasite d'une archée hyperthermophile du genre Ignicoccus sur la surface de laquelle elle vit.

Particularités des archaebactéries.

Les archaebactéries se distinguent des eubactéries et des eucaryotes sur plusieurs points.

D 'abord, la structure et la chimie des parois sont atypiques. On note, par exemple, l'absence de peptidoglycane comme chez les eubactéries. On note également que la structure lipidique des membranes consiste en de longues chaînes d'alcool isopréniques attachées au glycérol par des liaisons éther - alors que les autres organismes fabriquent les lipides de leurs membranes en assemblant deux chaînes d'acides gras avec une molécule de glycérol par l'intermédiaire d'une liaison ester.

D'autre part, le chromosome des archées est circulaire et de type bactérien mais il comporte des gènes en mosaïque similaires à ceux des eucaryotes. Quant aux protéines qui interviennent dans les processus de réplication et de réparation de l'ADN, elles ressemblent à celles rencontrées chez les eucaryotes.

Enfin, les archées se distinguent des eubactéries et des eucaryotes par leurs métabolismes particuliers.

Caractéristiques écologiques des archaebactéries.

Ce qui caractérise en premier lieu beaucoup d'archaebactéries, c'est que ces organismes fréquentent des milieux extrêmes et des habitats insolites. Ces milieux et ces habitats ne sont pas sans rappeler les milieux et les habitats qui étaient censés être ceux de la Terre à ses débuts : absence d'oxygène, températures élevées, pH très acide, très fortes concentrations en sel, etc.

Sur le plan physiologique, les archées peuvent être réparties en trois groupes distincts :Les archées méthanogènes, anaérobies strictes, produisant du méthane à partir de substances organiques qu'elles décomposent. Ces archées se trouvent au fond des océans, dans les marais, les stations d'épuration, la panse des ruminants, les intestins d'un grand nombre d'animaux, etc.

Les archées halophiles extrêmes, anaérobies, colonisant les eaux très chargées en sel et les saumures. Ces organismes utilisent les gradients osmotiques présents pour réaliser les échanges transmembranaires des métabolites dont elles ont besoin.

Les archées thermoacidophiles, colonisant les sources hydrothermales où la température de l'eau est proche de la température d'ébullition et où le pH est proche de 1. Ces organismes utilisent le gradient de pH transmembranaire pour pratiquer leurs échanges de métabolites.

La place des archaebactéries dans l'évolution.

Il est bien établi aujourd'hui que les archaebactéries se distinguent suffisamment autant des eubactéries que des eucaryotes pour former un groupe évolutif à part et même un règne distinct.

Jusqu'à ce qu'on découvre ces particularités des archaebactéries, on considérait que les procaryotes (bactéries et cyanobactéries) avaient été à l'origine des protozoaires, des algues, des moisissures, puis des plantes et des animaux. On admettait aussi que la cellule animale était le résultat d'une symbiose entre un organisme fermenteur et une bactérie - mitochondrie et que la cellule végétale était le résultat d'une symbiose entre un organisme fermenteur et une cyanobactérie - chloroplaste. Cette hypothèse s'appuyait, entre autres, sur la présence d'une double membrane autour de ces deux organites, mais aussi et surtout par la présence d'un ADN bactérien dans ces organites.

En 1977, Woese proposait l'hypothèse d'un ancêtre commun (progénote) à la fois aux bactéries, aux archées et aux eucaryotes. Woese ne remettait pas en question la théorie endosymbiotique de l'évolution.

Plus tard, Lake (1983) faisait une autre proposition d'ancêtre commun aux trois règnes. Mais cette proposition, principalement basée sur des différences morphologiques de l'ARN r, ne remet pas vraiment en question l'hypothèse de Woese et ne semble pas non plus apporter quelque chose de bien nouveau.

Il ne fait guère de doute aujourd'hui que des microorganismes encore présents sur la planète aujourd'hui, réfugiés ou non dans des milieux où règnent des conditions extrêmes, ont pu être présents aux débuts de la Terre et y avoir joué un rôle fondamental au plan de l'évolution. Il ne faut cependant pas oublier les rôles qu'ont certainement joué les virus dans ces processus. Il ne faut pas perdre non plus de vue que rien ne prouve que d'autres organismes ont pu exister à la surface de la planète jeune et que ces organismes ont disparu aussi irrémédiablement que l'ont fait les dinosaures… en même temps ?

En outre, les organismes extrêmophiles ne sont pas nécessairement des archaebactéries et toutes les archaebactéries ne sont pas toutes extrêmophiles. Rien n'indique donc que les archaebactéries aient pu jouer un rôle plus prépondérant dans l'évolution que ne l'auraient faits d'autres procaryotes. Rien ne prouve que l'origine de la vie se trouverait dans les sources hydrothermales, même si l'hypothèse est séduisante. Beaucoup de ces hypothèses séduisantes ne cadrent pas avec l'idée que l'ARN aurait précédé l'ADN. Mais rien ne prouve non plus que ce soit la bonne hypothèse.

Aujourd'hui quand on parle de notre ancêtre commun LUCA (Last Universal Cellular Ancestor), on ne sait toujours pas vraiment qui pouvait-il bien être ?






Page de Patrick Forterre
http://www-archbac.u-psud.fr/LabHome/PForterre/PFtoc.html

LE PASSAGE DU NON-VIVANT AU VIVANT
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_05/a_05_m/a_05_m_her/a_05_m_her.html

La thermorésistance des protéines chez les archaebactéries
http://archimede.bibl.ulaval.ca/archimede/files/0361cbfe-381f-4cee-a06b-66c462477c36/ch01.html

Notes de systématique évolutive:
http://www.asso-etud.unige.ch/aeb/docs/cours/stm/stm_veg_reimers.ppt

Galerie d'images ;
http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/education/biologie/galerie/methanospirillum.html

Voir aussi : les origines de la vie
http://pagesperso-orange.fr/marxiens/sciences/originvi.htm

http://fr.wikipedia.org/wiki/Origines_de_la_vie

http://fr.wikipedia.org/wiki/LUCA

Origine et évolution des bactéries
http://microbiologie.spectrosciences.com/index.php?mod=4

Premières traces de vie, premiers fossiles
http://www.univ-orleans.fr/sciences/GEOLOGIE/complement_pedago/2boriginebiosph.pdf






[ Corrélats : Microbiologie / ...]



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