Mtabolisme microbien Gnralits sur les Archaea Gnralits sur

Métabolisme microbien Généralités sur les Archaea

Généralités sur les archaea La taille et la forme des archées sont généralement semblables à celles des bactéries, bien que certaines espèces d’archées présentent une forme inhabituelle, comme Haloquadratum walsbyi dont la cellule est plate et carrée En dépit de ces similitudes visuelles avec les bactéries, les archées s’en distinguent par certains caractères biochimiques, comme la constitution de la membrane cellulaire. De plus, elles présentent des gènes et des voies métaboliques semblables à ceux rencontrés chez les eucaryotes, notamment les enzymes impliquées dans le mécanisme de réplication de l'ADN, la transcription et la traduction Les archées utilisent une plus grande variété de sources d’énergie que les eucaryotes : composé organique comme les sucres, l’ammoniac, les ions métalliques et même l’hydrogène gazeux comme nutriments. Les Halobacteria utilisent la lumière solaire comme source d’énergie, et certaines espèces d’archées peuvent fixer le carbone, cependant, à l’inverse des plantes et des cyanobactéries, il n’y a pas d’espèces d’archées connues capables de réaliser ces deux phénomènes

Les archées se reproduisent de manière asexuée et se divisent par fission binaire, fragmentation ou bourgeonnement. Par opposition aux bactéries et aux eucaryotes, aucune espèce d’archées identifiée à ce jour n’est capable de former des spores. Il n’y a pas d’exemple clairement reconnu d’archées pathogènes ou parasites, mais il existe des espèces mutualistes ou commensales. Par exemple, les archées méthanogènes du tractus intestinal de l’homme et des ruminants participent à la digestion des aliments Les archées ont également une importance en technologie, avec par exemple l’utilisation des méthanogènes pour produire des biogaz ou leur participation au traitement des eaux usées. Par ailleurs, les enzymes des archées extrêmophiles, résistantes aux températures élevées et aux solvants organiques, sont exploitées en biotechnologie.

Comparaison entre archées, eubactéries et eucaryotes ØLes archées sont semblables aux bactéries par beaucoup d’aspects de leur structure cellulaire et de leur métabolisme. Cependant, les mécanismes et les protéines impliqués dans les processus de réplication, de transcription et de traduction présentent des traits similaires à ceux rencontrés chez les eucaryotes. Les particularités des archées par rapport aux deux autres domaines du vivant (bactéries et eucaryotes) sont les suivantes : Øla structure et la chimie des parois cellulaires, atypiques (absence de peptidoglycane, classique chez les bactéries) Øla structure lipidique de leur membrane : les lipides archéobactéries consistent 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 Øla présence d'ARN polymérases inhabituelles, beaucoup plus complexes que les ARNpolymérases des bactéries, et étonnamment proches de celles des eucaryotes. un chromosome circulaire de type bactérien mais comportant des gènes en mosaïque similaires à ceux des eucaryotes. Øles protéines intervenant dans les processus de réplication et de réparation de l'ADN ressemblent à celles rencontrées chez les eucaryotes[61].

Métabolisme microbien Environnements extrêmes

s e l i h yop h p o r syc P rmophil es r c t e iles Tardigrade Parc de Yellowstone, geysers L'Antarctique -89, 2 °C Ha Hyperth e Environnements extrêmes s e l i loph Pyrococcus Abyssi Lac rose au Sénégale Extremophils Handbook 2011 Le site TAG à 26°N sur la MAR 3670 m

Types of Extremophiles Acidophile low p. H; optimally 3 or below Alkaliphile high p. H; optimally 9 or above Anaerobe little to no oxygen needed for growth Halophile high salt, at least 0. 2 M, needed for growth Hyperthermophile high heat, 80 -122 C Hypolith lives under rocks in cold deserts Metallotolerant tolerating high levels of metal concentrations Oligotroph can grow in nutritionally limited environments Osmophile can grow in high sugar concentrations Psychrophile very low heat, temperatures of less than -15 C Radioresistant extreme radioactivity Xerophile grow in very dry conditions

Halophiles: overview and applications

Overview • Halophiles are microorganisms that are salt-lovers and require Na. Cl for growth. • Their tolerance for salinity ranges from slight, moderate, to extreme. • Can be found in places with salt concentration as much as 10 times greater than that of the ocean (e. g. Great Salt Lakes, Mono Lake, Dead Sea, etc). • Mesophiles (that live in moderate environments) would perish in such environments, where halophiles thrive.

Hyperthermophiles: background/History

Background/History • Thermophiles: reproduce at temperatures greater than 45 °C • Hyperthermophiles: reproduce at over 80 °C o Hardiest thermophile known so far, doubles pop. after 24 h at 121°C (Autoclave temperature!) • Thomas Brock and colleagues (late 1960 s) o Discovered first extremophile capable of growing over 70°C in Yellowstone’s volcanic hot springs o Thermus aquaticus, the natural source of taq polymerase

Background/History • Brock also realized: organisms growing in the boiling water of some hot springs (over 100 °C) • "life is present wherever liquid water exists. ” • Carl Woese and colleagues (late 1970 s) o Defined the archaea domain o theory that archaea and bacteria were the first organisms to evolve on earth.

Phylogénie des Archaea (ARNr 16 S) * Halobacteriales Methanomicrobiales Euryarchaeota (9 ordres) Thermoplasmatales Methanobacteriales Methanosarcinales Archaeoglobales Methanoccocales Thermococcales Methanopyrales BACTERIA EUKARYA Nanoarchaeota Thermoproteales Desulfurococcales Découverte d’un représentant d’un troisième phyla ? 0. 05 Sulfolobales Crenarchaeota (3 ordres) Céline Brochier 2005