Skip to main content
Global

4.6 : Archaea

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    187766

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Objectifs d'apprentissage

    • Décrivez les caractéristiques uniques de chaque catégorie d'Archaea
    • Expliquer pourquoi les archées ne sont peut-être pas associées aux microbiomes ou à la pathologie humains
    • Donnez des exemples courants d'archées généralement associées à des habitats environnementaux uniques

    Comme les organismes du domaine des bactéries, les organismes du domaine Archaea sont tous des organismes unicellulaires. Cependant, les archées diffèrent structurellement des bactéries de plusieurs manières importantes, comme indiqué dans Caractéristiques uniques des cellules procaryotes. Pour résumer :

    • La membrane cellulaire archéale est composée de liaisons éthers avec des chaînes isoprène ramifiées (par opposition à la membrane cellulaire bactérienne, qui possède des liaisons ester avec des acides gras non ramifiés).
    • Les parois cellulaires archéologiques sont dépourvues de peptidoglycane, mais certaines contiennent une substance structurellement similaire appelée pseudopeptidoglycane ou pseudomuréine.
    • Les génomes des Archaea sont plus grands et plus complexes que ceux des bactéries.

    Le domaine Archaea est aussi diversifié que le domaine des bactéries, et ses représentants peuvent être trouvés dans n'importe quel habitat. Certaines archées sont mésophiles, et beaucoup sont extrêmophiles, préférant le chaud ou le froid extrême, la salinité extrême ou d'autres conditions hostiles à la plupart des autres formes de vie sur Terre. Leur métabolisme est adapté aux environnements rudes et ils peuvent effectuer une méthanogenèse, par exemple, ce que les bactéries et les eucaryotes ne peuvent pas faire.

    La taille et la complexité du génome archéologique rendent sa classification difficile. La plupart des taxonomistes s'accordent à dire qu'il existe actuellement cinq phyles majeurs au sein des Archées : Crenarchaeota, Euryarchaeota, Korarchaeota, Nanoarchaeota et Thaumarchaeota. Il existe probablement de nombreux autres groupes archéologiques qui n'ont pas encore été systématiquement étudiés et classés.

    À quelques exceptions près, les archées ne sont pas présentes dans le microbiote humain et aucune n'est actuellement connue pour être associée à des maladies infectieuses chez les humains, les animaux, les plantes ou les microorganismes. Cependant, nombre d'entre eux jouent un rôle important dans l'environnement et peuvent donc avoir un impact indirect sur la santé humaine.

    Archéote de Cren

    Les Crenarchaeota sont une classe d'archées extrêmement diversifiée, comprenant des genres et des espèces très différents quant à leur morphologie et à leurs exigences de croissance. Tous les Crenarchaeota sont des organismes aquatiques et on pense qu'ils sont les microorganismes les plus abondants des océans. La plupart des Crenarchaeota, mais pas tous, sont des hyperthermophiles ; certains d'entre eux (notamment le genre Pyrolobus) peuvent pousser à des températures allant jusqu'à 113 °C. 1

    Les archées du genre Sulfolobus (Figure\(\PageIndex{1}\)) sont des thermophiles qui préfèrent des températures situées entre 70 et 80 °C et des acidophiles qui préfèrent un pH de 2 à 3. 2 Le sulfolobus peut vivre dans des environnements aérobies ou anaérobies. En présence d'oxygène, les Sulfolobus spp. utilisent des processus métaboliques similaires à ceux des hétérotrophes. Dans les environnements anaérobies, ils oxydent le soufre pour produire de l'acide sulfurique, qui est stocké sous forme de granulés. Les Sulfolobus spp. sont utilisés en biotechnologie pour la production de protéines thermostables et résistantes aux acides appelées affitines. 3 Les affitines peuvent lier et neutraliser divers antigènes (molécules présentes dans les toxines ou agents infectieux qui provoquent une réponse immunitaire de l'organisme).

    Micrographie d'une cellule sphérique contenant des structures en forme de losange.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Le sulfolobus, un archéon de la classe des Crenarchaeota, oxyde le soufre et stocke l'acide sulfurique dans ses granulés.

    Un autre genre, Thermoproteus, est représenté par des organismes strictement anaérobies dont la température de croissance optimale est de 85 °C. Ils portent des flagelles et sont donc mobiles. Le thermoprotéus possède une membrane cellulaire dans laquelle les lipides forment une monocouche plutôt qu'une bicouche, ce qui est typique des archées. Son métabolisme est autotrophe. Pour synthétiser l'ATP, Thermoproteus spp. réduit le soufre ou l'hydrogène moléculaire et utilise du dioxyde de carbone ou du monoxyde de carbone comme source de carbone. Thermoproteus est considéré comme le genre d'Archaea ayant les ramifications les plus profondes et constitue donc un exemple vivant de certaines des premières formes de vie de notre planète.

    Exercice\(\PageIndex{1}\)

    Quels types d'environnements préfèrent Crenarchaeota ?

    Archéote d'Eury

    Le phylum Euryarchaeota comprend plusieurs classes distinctes. Les espèces des classes des méthanobactéries, des méthanocoques et des méthanomicrobies représentent des archées que l'on peut généralement décrire comme des méthanogènes. Les méthanogènes sont uniques en ce sens qu'ils peuvent réduire le dioxyde de carbone en présence d'hydrogène, produisant ainsi du méthane. Ils peuvent vivre dans les environnements les plus extrêmes et se reproduire à des températures allant du point de congélation au point de ébullition. Des méthanogènes ont été découverts dans des sources chaudes ainsi que dans les profondeurs de la glace au Groenland. Certains scientifiques ont même émis l'hypothèse que les méthanogènes pourraient habiter la planète Mars parce que le mélange de gaz produit par les méthanogènes ressemble à la composition de l'atmosphère martienne. 4

    On pense que les méthanogènes contribuent à la formation de sédiments anoxiques en produisant du sulfure d'hydrogène, qui produit du « gaz de marais ». Ils produisent également des gaz chez les ruminants et les humains. Certains genres de méthanogènes, notamment Methanosarcina, peuvent croître et produire du méthane en présence d'oxygène, bien que la grande majorité soient des anaérobies stricts.

    La classe des halobactéries (qui a été nommée avant que les scientifiques ne reconnaissent la distinction entre les archées et les bactéries) comprend les archées halophiles (qui « aiment le sel »). Les halobactéries ont besoin de très fortes concentrations de chlorure de sodium dans leur milieu aquatique. La concentration requise est proche de la saturation, à 36 % ; ces environnements incluent la mer Morte ainsi que certains lacs salés de l'Antarctique et du centre-sud de l'Asie. Une caractéristique remarquable de ces organismes est qu'ils effectuent la photosynthèse à l'aide de la protéine bactériorhodopsine, qui leur donne, ainsi qu'aux plans d'eau qu'ils habitent, une belle couleur violette (Figure\(\PageIndex{2}\)).

    Une photographie de champs rouges, blancs et roses.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Les halobactéries qui poussent dans ces étangs salés leur confèrent une couleur violette distincte. (source : modification de l'œuvre de Tony Hisgett)

    Parmi les espèces remarquables d'halobactéries, citons Halobacterium salinarum, qui est peut-être le plus ancien organisme vivant de la planète ; les scientifiques ont isolé son ADN à partir de fossiles vieux de 250 millions d'années. 5 Une autre espèce, Haloferax volcanii, possède un système d'échange d'ions très sophistiqué qui lui permet d'équilibrer la concentration de sels à haute température.

    Exercice\(\PageIndex{2}\)

    Où vivent les halobactéries ?

    Trouver un lien entre les archées et les maladies

    Les archées ne sont pas connues pour provoquer de maladies chez les humains, les animaux, les plantes, les bactéries ou d'autres archées. Bien que cela soit logique pour les extrêmophiles, toutes les archées ne vivent pas dans des environnements extrêmes. De nombreux genres et espèces d'Archaea sont mésophiles, ils peuvent donc vivre dans des microbiomes humains et animaux, bien qu'ils le soient rarement. Comme nous l'avons appris, certains méthanogènes existent dans le tractus gastro-intestinal humain. Pourtant, nous n'avons aucune preuve fiable indiquant qu'un archéen serait l'agent causal d'une maladie humaine.

    Pourtant, les scientifiques ont tenté de trouver des liens entre les maladies humaines et les archées. Par exemple, en 2004, Lepp et al. ont présenté des preuves selon lesquelles un archéen appelé Methanobrevibacter oralis habite les gencives de patients atteints de parodontopathie. Les auteurs ont suggéré que l'activité de ces méthanogènes est à l'origine de la maladie. 6 Cependant, il a été démontré par la suite qu'il n'y avait aucune relation de cause à effet entre M. oralis et la parodontite. Il semble plus probable que la maladie parodontale entraîne une hypertrophie des régions anaérobies de la bouche qui sont ensuite peuplées par M. oralis. 7

    Il n'existe pas de réponse valable pour expliquer pourquoi les archées ne semblent pas être pathogènes, mais les scientifiques continuent de spéculer et espèrent trouver la réponse.

    Résumé

    • Les archées sont des microorganismes procaryotes unicellulaires qui diffèrent des bactéries par leur génétique, leur biochimie et leur écologie.
    • Certaines archées sont extrêmophiles et vivent dans des environnements soumis à des températures extrêmement élevées ou basses, ou à une salinité extrême.
    • Seules les archées sont connues pour produire du méthane. Les archées productrices de méthane sont appelées méthanogènes.
    • Les archées halophiles préfèrent une concentration de sel proche de la saturation et effectuent la photosynthèse à l'aide de la bactériorhodopsine.
    • Certaines archées, basées sur des fossiles, font partie des organismes les plus anciens de la planète.
    • Les archées ne vivent pas en grand nombre dans les microbiomes humains et ne sont pas connues pour être pathogènes.

    Notes

    1. E. Blochl et coll. « Pyrolobus fumani, gen. et sp. nov., représente un nouveau groupe d'Archées, prolongeant la limite supérieure de température de vie à 113 ° C. » Extrémophiles (1997) :14-21.
    2. T.D. Brock et coll. « Sulfolobus : un nouveau genre de bactéries oxydant le soufre vivant à faible pH et à haute température. » Archiv für Mikrobiologie 84 n° 1 (1972) :54—68.
    3. S. Pacheco et coll. « Transfert d'affinité vers la protéine Sac7d extrêmophile archéologique par insertion d'un CDR. » Conception et sélection de l'ingénierie des protéines 27 n° 10 (2014) :431-438.
    4. R.R. Britt « Craters Critters : où les microbes de Mars pourraient se cacher ». www.space.com/1880-crater-cri... obes-lurk.html. Consulté le 7 avril 2015.
    5. H. Vreeland et coll. « Les analyses des acides gras et de l'ADN de bactéries permiennes isolées à partir d'anciens cristaux de sel révèlent des différences avec leurs parents modernes. » Extrémophiles 10 (2006) :71—78.
    6. P.W. Lepp et coll. « Archées méthanogènes et maladies des gencives humaines ». Actes des académies nationales des sciences des États-Unis d'Amérique 101 n° 16 (2004) :6176—6181.
    7. R. I. Aminov. « Le rôle des archées dans les maladies humaines ». Frontières de la microbiologie cellulaire et infectieuse 3 (2013) :42.