Archaea
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| Classification classique | |||||
| Domaine : | Archaea | ||||
| Taxons de rang inférieur | |||||
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Les archéobactéries ou archées ou archeas (du grec archaios, ancien et backterion, bâton) constituent un taxon du vivant caractérisé par des cellules sans noyau et se distinguant des
eubactéries par certains caractères chimiques, dont la constitution de la membrane cellulaire.
Au début, les archées furent considérées comme faisant partie des procaryotes (voir les cinq règnes du vivant). Les analyses plus détaillées ont montré que les archées étaient aussi différentes des eubactéries que celles-ci des eucaryotes, ce qui donne la classification en trois règnes du vivant.
Les archéobactéries ont été découvertes à la fin des années 1970, grâce à la biologie moléculaire par Carl Woese (professeur à l'Université de l'Illinois à Urbana, États-Unis).
Les archéobactéries constituent un groupe très hétérogène, regroupant peu d'espèces connues (mais la liste augmente). Elles occupent des niches écologiques qu'elles sont souvent seules à occuper, en particulier nombre d'environnements extrêmes en température, acidité ou salinité.
Sommaire |
La position des archéobactéries dans l'arbre du vivant
Bien qu'on n'en connaisse pas de fossiles, la phylogénie laisse penser que les archéobactéries existent depuis 3,5 milliards d'années. De petite taille et de forme simple, les procaryotes ont évolué sur des très longues périodes et constituent un groupe extrêmement varié. Leurs interactions avec l'environnement sont si diverses qu'ils jouent un rôle crucial dans tous les cycles de la biosphère terrestre.
Ces organismes ont longtemps été regroupés sous le terme générique de procaryotes, avec les bactéries. Pour les différencier, les microbiologistes avaient élaboré un système de comparaison et de classification fondé sur de petites différences visibles au microscope, ainsi que sur des différences physiologiques (capacité à se développer sur un certain milieu par exemple).
Dès qu'il s'est agi d'élucider les relations généalogiques entre les différents procaryotes, les biologistes ont dû se rendre à l'évidence : les différences nutritionnelles et phénotypiques ne permettraient pas de classer correctement les différents organismes. Au cours des années 1970, les biologistes ont pris conscience de l'existence irremplaçable d'information, au cœur même des cellules des êtres vivants, permettant de déterminer la phylogénie. Le gène identifié dans une cellule est le variant d'un gène qui a existé il y a de très nombreuses années. La comparaison gène à gène entre deux organismes permet donc de mesurer le temps écoulé depuis la divergence à partir de l'ancêtre commun.
Carl Woese a réalisé que l'ARN ribosomal (une des molécules contenues dans la cellule) des organismes qu'il étudiait permettait de mettre en évidence l'existence de deux groupes clairement séparés : les bactéries et les archéobactéries. En réalité, Woese s'est également rendu compte que les ARNr des archéobactéries étaient en fait aussi différents des ARNr des bactéries que de celui des eucaryotes. Il en a conclu qu'il ne fallait plus uniquement séparer en deux grands groupes le monde du vivant, en fonction de la présence ou de l'absence d'un noyau, mais plutôt en trois domaines primitifs : les bactéries, les archéobactéries et les eucaryotes.
Aujourd'hui, de nombreuses études ont confirmé le caractère monophylétique de ce groupe. Ces microorganismes ressemblent par leur forme aux bactéries, mais d'un point de vue moléculaire, si certains de leurs traits les rapprochent des bactéries, d'autres les rapprochent plutôt des eucaryotes. Il n'est donc pas possible de voir les archéobactéries comme étant des ancêtres des bactéries.
Les grandes divisions chez les archéobactéries
Sur la base de critères uniquement métaboliques, les archées ont été divisées en trois grands groupes
La phylogénie détaillée, basée sur les comparaisons génétiques, principalement de l'ARNr 16S (un constituant des ribosomes), ne reconnaît pas ces groupes.
Les archéobactéries se développent de préférence dans des niches extrêmes, où les conditions de vie sont très difficiles ou impossibles pour la plupart des autres organismes.
Par exemple, le Pyrobaculum provient de réservoirs profonds de pétrole chaud. Le Methanopyrus se développe dans un fumeur en mer profonde (les fluides hydrothermaux y émergent des chambres magmatiques à des températures allant de 200 à 350 °C). Le Pyrobolus peut proliférer à 113 °C.
De même, certaines archéobactéries prolifèrent dans des sels à 30 %, dans une acidité pH=0, dans des mares bouillantes...
En quoi les archéobactéries se différencient-elles des eubactéries et des eucaryotes ?
Les différences concernent :
- la structure et de la chimie des parois cellulaires, atypiques (absence de peptidoglycane classique chez les bactéries)
- la structure lipidique de leur membrane : les lipides des 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
- leur métabolisme (méthanogènes...)
- la présence d'ARN polymérases inhabituelles, beaucoup plus complexe que les ARN-polymérase des bactérie, et étonnamment proches de celles des eucaryotes (Wolfram Zillig).
- un chromosome circulaire de type bactérien mais comportant des gènes en mosaique similaires a ceux des eucaryotes.
Diversité des archéobactéries
Les archéobactéries sont très diverses, aussi bien d'un point de vue morphologique que physiologique. Ce sont des êtres unicellulaires, mais certains se développent pour former des filaments ou des agrégats. Elles peuvent être sphériques, spirales, en forme de bâtonnet... Leur taille varie entre 0,1 et 15 µm (filaments jusqu'à 200 µm).
Elles font preuve d'une grande diversité de modes de reproduction, par fission binaire, bourgeonnement ou fragmentation.
D'un point de vue nutritionnel, elles se répartissent en de très nombreux groupes, depuis les chimiolithoautotrophes (tirant leur énergie de gradients chimiques d'origine non biologique) aux organotrophes.
D'un point de vue physiologique, elles peuvent être aérobies, anaérobies facultatives ou strictement anaérobies.
Certaines préfèrent des températures moyennes (mésophiles), beaucoup préfèrent des températures très élevées (hyperthermophiles).
En milieu anaérobie, hypersalin, certaines se développent aussi dans des milieux froids. On les trouve essentiellement en milieu aquatique et terrestre, mais certaines ont été observées dans des tubes digestifs animaux.
Bien qu’un grand nombre d’Archaea ne sont aujourd’hui pas cultivable en laboratoire, de nombreuses espèces peuvent être cultivées en utilisant des milieux de culture adaptée, et en reproduisant au mieux les conditions environnementales de leurs habitats naturels.
