chapitre 27 Bactéries et Archées 653
qui participent à la fixation de l’azote. Au lieu de vivre isolée,
Anabaena forme des colonies filamenteuses (figure 27.14).
Dans un filament, la plupart des cellules n’effectuent que la
photosynthèse et seules quelques cellules spécialisées, appelées hétérocystes, fixent l’azote. Chaque hétérocyste est entou rée d’une paroi épaissie qui restreint l’entrée de l’O 2 pro duit
par les cellules photosynthétiques voisines. Les liaisons intercellulaires leur permettent de transporter l’azote fixé jusqu’aux cellules adjacentes, en échange de glucides qu’elles ne
peuvent fabriquer.
La coopération métabolique entre différentes espèces
procaryotes a souvent lieu dans des colonies formant un
film qui se dépose sur une surface. Ces colonies sont appelées biofilms, ou films biologiques. Les cellules qui en font
partie sécrètent des molécules de signalisation qui attirent
les cellules se trouvant à proximité, de sorte que les colonies
s’agrandissent progressivement. Les cellules produisent aussi
des polysaccharides et des protéines qui les font adhérer au
substrat et les unes aux autres. Le biofilm comporte des
canaux qui permettent aux nutriments d’atteindre les cellules intérieures et aux déchets d’être expulsés. Les biofilms
sont courants dans la nature, mais ils peuvent être sources de
problèmes lorsqu’ils contaminent des produits industriels
et de l’équipement médical, ou qu’ils contribuent à la carie
dentaire et à d’autres problèmes de santé plus graves. En
gros, les dommages que causent les biofilms entraînent des
coûts annuels de plusieurs milliards de dollars.
Des Procaryotes appartenant à différentes espèces ont
aussi recours à la coopération. Par exemple, des Bactéries et
des Archées qui absorbent respectivement du sulfate et du
méthane coexistent sur le plancher océanique sous forme
d’agrégats sphériques. Les Bactéries semblent utiliser les
déchets des Archées, notamment des composés organiques et
de l’hydrogène. En retour, elles produisent des composés du
soufre que les Archées utilisent comme oxydants lorsqu’elles
métabolisent du méthane en l’absence de dioxygène. Ce partenariat a des répercussions à l’échelle planétaire : chaque
année, ces Archées utilisent une quantité de méthane, un gaz
qui contribue fortement à l’effet de serre, estimée à 300 milliards de kilogrammes (voir le chapitre 55).
retour sur le ConCept 27.3
1. Expliquez les différences entre les quatre principaux
modes de nutrition et indiquez quels sont ceux qui
sont exclusifs aux Procaryotes.
2. Une bactérie qui vit dans des cavernes privées de
lumière n’a besoin que d’un acide aminé, la méthionine, comme nutriment organique. Quel est son
mode de nutrition ? Expliquez votre réponse.
3.
et si ?
Décrivez ce que vous mangeriez comme
repas si les humains, comme les Cyanobactéries,
pouvaient fixer l’azote.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
27.4
La systématique moléculaire
fait la lumière sur la phylogenèse
des procaryotes
Jusqu’à la fin du 20
e
siècle, la taxinomie des Procaryotes
reposait sur des caractères phénotypiques tels que la forme, la
motilité, le mode de nutrition et la réaction à la coloration de
Gram. Ces critères demeurent utiles dans certains contextes,
notamment pour l’identification rapide des bactéries pathogènes cultivées à partir du sang d’un patient. Mais en ce qui
concerne la phylogenèse des Procaryotes, la comparaison de
ces caractéristiques est assez peu révélatrice. L’application
de la systématique moléculaire aux recherches sur la phylogenèse de ces organismes a toutefois donné des résultats
remarquables.
Les leçons tirées de la systématique moléculaire
Comme l’explique le chapitre 26, les microbiologistes ont
commencé à comparer les séquences des gènes des Procaryotes
dans les années 1970. Après avoir utilisé l’ARN de la plus
petite sousunité ribosomique comme marqueur des liens de
l’évolution, Carl Woese et ses collègues ont conclu que de
nombreux Procaryotes auparavant classés parmi les Bactéries
étaient en réalité davantage apparentés aux Eucaryotes et
appartenaient à un domaine distinct, celui des Archées.
Depuis, grâce à l’analyse d’un nombre considérable de données génétiques, dont des génomes entiers, les microbiologistes ont découvert que quelques groupes taxinomiques
traditionnels, comme les Cyanobactéries, semblent être de
type monophylétique. Toutefois, d’autres groupes, par exemple
les Bactéries à Gram négatif, sont répartis entre plusieurs
lignées. La figure 27.15 représente une hypothèse phylogénétique portant sur quelquesuns des principaux groupes de
Procaryotes, selon la systématique moléculaire.
La diversité génétique des Procaryotes est immense ; c’est
la première leçon que l’on doit tirer des travaux sur la phylogenèse de ces organismes. Lorsqu’ils ont commencé à effectuer le séquençage des gènes des Procaryotes, les chercheurs
devaient se contenter d’étudier seulement une petite fraction
20 Rm
(600 w)
Hétérocyste
Cellules
photosynthétiques
m Figure 27.14 La coopération métabolique dans une colonie
procaryote. Chez la Cyanobactérie filamenteuse Anabaena, des cellules
appelées hétérocystes fixent l’azote, tandis que les autres accomplissent
la photosynthèse (MP). Anabaena vit dans de nombreux lacs
d’eau douce.
qui participent à la fixation de l’azote. Au lieu de vivre isolée,
Anabaena forme des colonies filamenteuses (figure 27.14).
Dans un filament, la plupart des cellules n’effectuent que la
photosynthèse et seules quelques cellules spécialisées, appelées hétérocystes, fixent l’azote. Chaque hétérocyste est entou rée d’une paroi épaissie qui restreint l’entrée de l’O 2 pro duit
par les cellules photosynthétiques voisines. Les liaisons intercellulaires leur permettent de transporter l’azote fixé jusqu’aux cellules adjacentes, en échange de glucides qu’elles ne
peuvent fabriquer.
La coopération métabolique entre différentes espèces
procaryotes a souvent lieu dans des colonies formant un
film qui se dépose sur une surface. Ces colonies sont appelées biofilms, ou films biologiques. Les cellules qui en font
partie sécrètent des molécules de signalisation qui attirent
les cellules se trouvant à proximité, de sorte que les colonies
s’agrandissent progressivement. Les cellules produisent aussi
des polysaccharides et des protéines qui les font adhérer au
substrat et les unes aux autres. Le biofilm comporte des
canaux qui permettent aux nutriments d’atteindre les cellules intérieures et aux déchets d’être expulsés. Les biofilms
sont courants dans la nature, mais ils peuvent être sources de
problèmes lorsqu’ils contaminent des produits industriels
et de l’équipement médical, ou qu’ils contribuent à la carie
dentaire et à d’autres problèmes de santé plus graves. En
gros, les dommages que causent les biofilms entraînent des
coûts annuels de plusieurs milliards de dollars.
Des Procaryotes appartenant à différentes espèces ont
aussi recours à la coopération. Par exemple, des Bactéries et
des Archées qui absorbent respectivement du sulfate et du
méthane coexistent sur le plancher océanique sous forme
d’agrégats sphériques. Les Bactéries semblent utiliser les
déchets des Archées, notamment des composés organiques et
de l’hydrogène. En retour, elles produisent des composés du
soufre que les Archées utilisent comme oxydants lorsqu’elles
métabolisent du méthane en l’absence de dioxygène. Ce partenariat a des répercussions à l’échelle planétaire : chaque
année, ces Archées utilisent une quantité de méthane, un gaz
qui contribue fortement à l’effet de serre, estimée à 300 milliards de kilogrammes (voir le chapitre 55).
retour sur le ConCept 27.3
1. Expliquez les différences entre les quatre principaux
modes de nutrition et indiquez quels sont ceux qui
sont exclusifs aux Procaryotes.
2. Une bactérie qui vit dans des cavernes privées de
lumière n’a besoin que d’un acide aminé, la méthionine, comme nutriment organique. Quel est son
mode de nutrition ? Expliquez votre réponse.
3.
et si ?
Décrivez ce que vous mangeriez comme
repas si les humains, comme les Cyanobactéries,
pouvaient fixer l’azote.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
27.4
La systématique moléculaire
fait la lumière sur la phylogenèse
des procaryotes
Jusqu’à la fin du 20
e
siècle, la taxinomie des Procaryotes
reposait sur des caractères phénotypiques tels que la forme, la
motilité, le mode de nutrition et la réaction à la coloration de
Gram. Ces critères demeurent utiles dans certains contextes,
notamment pour l’identification rapide des bactéries pathogènes cultivées à partir du sang d’un patient. Mais en ce qui
concerne la phylogenèse des Procaryotes, la comparaison de
ces caractéristiques est assez peu révélatrice. L’application
de la systématique moléculaire aux recherches sur la phylogenèse de ces organismes a toutefois donné des résultats
remarquables.
Les leçons tirées de la systématique moléculaire
Comme l’explique le chapitre 26, les microbiologistes ont
commencé à comparer les séquences des gènes des Procaryotes
dans les années 1970. Après avoir utilisé l’ARN de la plus
petite sousunité ribosomique comme marqueur des liens de
l’évolution, Carl Woese et ses collègues ont conclu que de
nombreux Procaryotes auparavant classés parmi les Bactéries
étaient en réalité davantage apparentés aux Eucaryotes et
appartenaient à un domaine distinct, celui des Archées.
Depuis, grâce à l’analyse d’un nombre considérable de données génétiques, dont des génomes entiers, les microbiologistes ont découvert que quelques groupes taxinomiques
traditionnels, comme les Cyanobactéries, semblent être de
type monophylétique. Toutefois, d’autres groupes, par exemple
les Bactéries à Gram négatif, sont répartis entre plusieurs
lignées. La figure 27.15 représente une hypothèse phylogénétique portant sur quelquesuns des principaux groupes de
Procaryotes, selon la systématique moléculaire.
La diversité génétique des Procaryotes est immense ; c’est
la première leçon que l’on doit tirer des travaux sur la phylogenèse de ces organismes. Lorsqu’ils ont commencé à effectuer le séquençage des gènes des Procaryotes, les chercheurs
devaient se contenter d’étudier seulement une petite fraction
20 Rm
(600 w)
Hétérocyste
Cellules
photosynthétiques
m Figure 27.14 La coopération métabolique dans une colonie
procaryote. Chez la Cyanobactérie filamenteuse Anabaena, des cellules
appelées hétérocystes fixent l’azote, tandis que les autres accomplissent
la photosynthèse (MP). Anabaena vit dans de nombreux lacs
d’eau douce.