Microbiologie BIOL 3253

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Microbiologie BIOL 3253

Les Archaea

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Introduction aux Archaea



Coloration de Gram positive ou négative.



Forme sphérique, en bâtonnet, spiralée, lobée, cuboïde, triangulaire, aplatie, de forme irrégulière ou pléomorphe.



Cellules isolées ou formant des aggrégats.



Diamètre varie de 0,1 - 15 µm, longueur jusqu’à 200 µm.



Multiplication par scissiparité, par bourgeonnement, par fragmentation ou par d’autres mécanismes.



Aérobies, anaérobies facultatives ou anaérobies strictes.



De chimiolithoautotrophes à organotrophes.



De psychrophiles à hyperthermophiles.



On les retrouve fréquemment dans des habitats aquatiques

et terrestres extrêmes (hypersalins, pH et/ou température

élevés ou faibles).

(3)

Les parois cellulaires



Parois de types variés dont la structure et la chimie diffèrent de celles des bactéries.

Gram positive – couche unique homogène épaisse

Gram négative – couche superficielle de sous-unités protéiques ou lipoprotéiques.

P - Paroi cellulaire; MP – Membrane plasmique; C – Cytoplasme;

CS – Couche superficielle.

P MP C

CS

MP

C

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…diffèrent chimiquement



Aucune ne possède de peptidoglycane caractéristique des parois bactériennes.



Ne possèdent pas d’acide muramique.



Ne possèdent pas d’acides D-aminés.



Résistent à l’attaque du lysozyme et des antibiotiques à noyau ß-lactame.



Certaines contiennent de la pseudomuréine.



Polymère ressemblant au peptidoglycane.



Contient des acides L-aminés.



Peuvent contenir des polysaccharides, des

protéines ou des glycoprotéines.

(5)

Les lipides et les membranes

Bacteria/Eucarya



Acides gras fixés au

glycérol par des liaisons ester.

Archaea



Chaînes hydrocarbonées ramifiées fixées au

glycérol par des liaisons éther.

R-O-R



Deux groupes glycérol sont parfois liés pour former un tétraéther extrêmement long.

Ester

Éther

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Membrane constituée de protéines intégrées et d’une bicouche de diéthers

Exemples de membranes archéobactériennes

Monocouche rigide faite de protéines intégrées et de tétraéthers

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Génétique et biologie moléculaire



Chromosomes



Un chromosome par cellule.



Chromosome généralement circulaire constitué d’ADN double-brin.



Certaines archéobactéries ont des génomes souvent plus petits que ceux bactériens.



Contenu en G+C variable de 21 à 68%.



La réplication de l’ADN archéen semble être un mélange complexe de processus procaryote et eucaryote.



Les archaea possèdent peu de plasmides.

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 ARNm

 Peuvent être polycistroniques (comme chez les bactéries).

 Il n’y a pas de preuve d’épissage.

 ARNt

 Contiennent des structures qui ne sont pas présentes chez les ARNt bactériens ou eucaryotes.

 L’ARNt initiateur porte la méthionine de type ARNt initiateur eucaryote.

 Ribosomes 70S de type bactérien

 Leur forme est néanmoins très variable et peut différer de celle des ribosomes bactériens ou eucaryotes.

Génétique et biologie moléculaire

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Métabolisme



Certaines archéobactéries sont organotrophes, autotrophes, et même phototrophes.



Leur métabolisme est mal caractérisé.



D’un point de vue fonctionnel, les Archaea sont

souvent divisées en méthanogènes, réductrices de

sulfates, halophiles, thermoplasmes, et thermophiles

extrêmes métabolisant le S

⁰

.

(10)

La taxinomie des Archaea

5 phyla:

Crenarchaeota 1 Classe

5 Ordres

8 Familles Euryarchaeota

9 Classes

10 Ordres

18 familles Korarchaeota

Mal caractérisé Nanoarchaeota Mal caractérisé Thaumarchaeota Mal caractérisé

Archaea

Crenarchaeota

Thermoprotei

Euryarchaeota

Archaeoglobi Halobacteria Methanobacteria Methanococci Methanomicrobia Methanopyri

Nalohaloarchaea Thermococci Thermoplasmata Korarchaeota

Nanoarchaeota Thaumarchaeota

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Le phylum des Crenarchaeota

Crenarchaeota

Thermoprotei

oAcidilobales

Acidilobaceae

Caldisphaeraceae oDesulfurococcales

Desulfurococcaceae

Pyrodictiaceae oFervidicoccales

Fervidicoccaceae oSulfolobales

Sulfolobaceae oThermoproteales

Thermofilaceae

Thermoproteaceae

Crenarchaeota 1 Classe

5 Ordres

8 Familles

(12)

Crenarchaeota…



La plupart sont thermophiles ou hyperthermophiles.



Plusieurs sont acidophiles.



Plusieurs sont dépendantes du soufre.



Utilisé soit comme accepteur d’électrons dans la respiration anaérobie.



Utilisé soit comme source d’électrons par les lithotrophes.



La majorité des Crenarchaeota sont des

anaérobies strictes.

(13)



Se développent dans l’eau

chauffée géothermiquement ou dans des soils contenant du

soufre élémentaire.

Crenarchaeota…

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Le genre Thermoproteus

 Coloration Gram négative.

 Archéobactéries en forme de bâtonnets longs et fins qui peuvent être courbés ou ramifiés.

 Anaérobies strictes.

 Optimum de température se situe à environ 70 - 97°C.

 Optimum de pH entre 2,5 et 6,5.

 Thermoacidophiles.

 Retrouvées dans des milieux aquatiques chauds riches en sulfures.

 Métabolisme:

 Chimio-organotrophes ou chimiolithotrophes.

 Respiration anaérobie.

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Le genre Sulfolobus

 Archéobactéries sphériques, irrégulièrement lobbées.

 Aérobies (exception!).

 Optimum de pH entre 2 et 3.

 Thermoacidophiles.

 Retrouvées dans des sources et sols acides chauds.

 Chimio-organotrophes ou chimiolithotrophes.

 L’oxygène est l’accepteur normal d’électrons mais le fer ferrique peut être utilisé.

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Le phylum des Euryarchaeota

Euryarchaeota Archaeoglobi

o Archaeoglobales

Archaeoglobaceae Halobacteria

o Halobacteriales

Halobacteriaceae Methanobacteria

o Methanobacteriales

Methanobacteriaceae

Methanothermaceae Methanococci

o Methanococcales

Methanocaldococcaceae

Methanococcaceae Methanomicrobia

o Methanocellales

Methanocellaceae o Methanomicrobiales

Methanocorpusculaceae

Methanomicrobiaceae

Methanospirillaceae o Methanosarcinales

Methanosaetaceae

Methanosarcinaceae

Methermicoccaceae Methanopyri

o Methanopyrales

Methanopyraceae Nanohaloarchaea

Thermococci

o Thermococcales

Thermococcaceae Thermoplasmata

o Thermoplasmatales

Ferroplasmaceae

Picrophilaceae

Thermoplasmataceae

Euryarchaeota 9 Classes

10 Ordres

18 familles

 Souvent divisé de façon informelle en cinq groupes:

 Méthanogènes

 Halobactéries

 Thermoplasmes

 Thermophiles extrêmes métabolisant S⁰

 Réductrices de sulfates

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Caractéristiques de principaux groupes archéens

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Les méthanogènes

 Archéobactéries en forme de bâtonnets ou de coques.

 Anaérobies strictes.

 Plus grand groupe

d’archéobactéries et comprend 5 ordres (Methanobacteriales,

Methanococcales, Methanomicrobiales, Methanosarcinales et Methanopyrales).

 Obtiennent de l’énergie en convertissant CO₂, H₂0, formiate, méthanol, acétate et autres substances en méthane ou méthane et CO₂.

 Autotrophes s’ils se développent sur H₂ et CO₂.

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

Vivent dans des environnements anaérobiques et riches en matière organique.



i.e., rumen d’animaux, digesteurs de boues

anaérobies, sédiments marins ou d’eaux douces,

marais, sources chaudes, à l’intérieur de protozoaires.

 Peuvent produire une quantité importante de méthane.



Combustible propre et excellente source d’énergie.



Gaz a effet de serre car il absorbe les radiations infrarouges.



Peuvent oxyder le fer.



Contribuent de façon significative à la corrosion du fer (i.e., tuyaux ou autres objets ensevelis ou

submergés).

Les méthanogènes et l’environnement

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Caractéristiques de genres représentatifs des méthanogènes

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Les halobactéries (ou halophiles extrêmes)

 Classe des Halobacteria; ordre des Halobacteriales et famille des

Halobacteriaceae.

 Halophiles extrêmes.

 Nécessite au moins 1.5 M NaCl.

 La paroi se désintègre si [NaCl] < 1.5 M.

 Optimal de croissance à 3-4 M NaCl.

 Aérobiques, métabolisme respiratoire, chimioorganotrophes.

 Certaines (exceptions) peuvent effectuer la photosynthèse à l’aide de la bactériorhodopsine.

 Grande variété de capacités nutritionnelles.

 Généralement mésophiles.

 Se développent dans des marais salants et autres environnements aquatiques salés.

 Peuvent causer l’altération d’aliments salés (i.e. poissons salés).

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Les thermoplasmes



Classe des Thermoplasmata, ordre des Thermoplasmatales, familles des

Thermoplasmataceae, Picrophilaceae et Ferroplasmaceae.



Thermoacidophiles.



Ananérobies facultatifs.



Chimio-organotrophes.



Dépourvus de parois cellulaires.

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Le genre Thermoplasma

 Se développent dans des rejets de mines de charbon.

 Optimum de pH entre 1 et 2.

 Morphologie et structure cellulaire:

 La forme change en fonction de la température.

 59°C - filament irrégulier.

 À des températures plus basses - sphérique.

 Membrane plasmique renforcée par des tétraéthers de diglycérol, des lipopolysacharides, et des glycoprotéines.

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Les thermophiles extrêmes métabolisant le S

⁰



Clase des Thermococci, ordre des Thermococcales, famille des Thermococcaceae.



Coloration Gram négative.



Thermophiles obligatoires (70 - 110°C).



Acidophiles ou neutrophiles.



Habitellement anaérobies strictes.



Peuvent réduire le soufre en sulfure (H

₂

S).

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Les réductrices de sulfates

 Classe des Archaeoglobi, ordre des Archaeoglobales, famille des Archaeoglobaceae.

 Cellules coccoïdes irrégulières.

 Thermophiles extrêmes.

 Ananérobies.

 Peuvent être autotrophes (thiosulfate et H₂) ou hétérotrophes.

 Formation de sulfure (H₂S) à partir de thiosulfate et de sulfate.