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LIKIN Salomé v. Bac 3 VT 2019-2020 Communications cellules à cellules à l’intérieur de populations microbiennes : Le quorum sensing : c’est la communication entre bactérie lorsqu’il y a du monde – c’est percevoir le nombre de bactérie qu’il y a autours de nous. Cela permet aux bactéries d’adapter...

LIKIN Salomé v. Bac 3 VT 2019-2020 Communications cellules à cellules à l’intérieur de populations microbiennes : Le quorum sensing : c’est la communication entre bactérie lorsqu’il y a du monde – c’est percevoir le nombre de bactérie qu’il y a autours de nous. Cela permet aux bactéries d’adapter leur comportement et modifier l’activité de cette bactérie. - Certaines bactéries vont produire des bactériocines pour tuer ses voisines. - D’autre vont se mettre à émettre de la fluorescence. Les archées ne sont pas très bien connues car elles sont difficiles à étudier et à cultiver. Les archées sont souvent appelés des « extrêmophiles » = microorganismes capables de pousser dans de l’eau acide, à 100° ou à des pressions incroyables. 1. Diversité et caractéristiques communes : i. Forme, arrangement et taille : Les archées peuvent avoir différentes formes : • Sphère • Bâtonnet • • Pléomorphe = ces bactéries ont plusieurs formes parce que ces bactéries n’ont pas de parois, donc elles n’ont pas de rigidité particulière. Et des formes plus étranges : plat et carré Les archées ont, en général, une organisation unicellulaire mais elles sont capable d’organisation multicellulaire (certaines archées sont capables de se connecter entres-elles par des canules qui connecte le cytoplasme de ces organismes unicellulaires). La taille des archées est très semblable aux bactéries : l’ordre d’idée est le micromètre. Les archées sont donc extrêmophiles (c’est extrême par rapport à notre milieu de vie) et ubiquitaire parce qu’on ne les retrouve pas que dans ces milieux extrêmes. Par exemple, on a des archées dans notre microbiote intestinale 21 LIKIN Salomé ii. Stratégie de reproduction : • • • Reproduction asexuée par fission binaire Par fragmentation Ou par bourgeonnement Bac 3 VT 2019-2020 Il y aura transfert horizontal de gène pour assurer la diversité génétique de ces microorganismes. iii. Endospore Jusqu’à preuve du contraire, il n’y a pas de formation d’endospore. iv. Organisation cellulaire : - Une archée possède un ou plusieurs flagelles : c’est une grande structure servant à mouvoir la bactérie. - La capsule et couches de mucus : elles sont reportées comme rare mais c’est peutêtre parce qu’on ne connait pas encore assez les archés. - La paroi : c’est ce qui donne sa forme/ sa rigidité à notre bactérie. Il n’y a cependant pas de peptidoglycanes dans la paroi des archée → à la place, il y a la pseudomuréine. - La membrane plasmique : • Elle ne ressemble pas à la membrane plasmique des bactéries, ni des eucaryotes. Dans le cytoplasme il y a : - Ribosomes : synthèse protéique → Le ribosome de l’archée est assez proche du ribosome bactérien mais il est tout de même un peu différent. Il est entre le ribosome bactérien et le ribosome eucaryote. - Nucléoïde : ADN chromosomique - Plasmide - Inclusions de stockage - Vacuole gazeuse : flottaison 22 LIKIN Salomé Bac 3 VT 2019-2020 2. Membrane plasmique et contrôle des échanges : - Dans la membrane des bactéries il y a donc une double couche de phospholipide avec des chaînes carbonés parfois saturée, parfois insaturée. Le lien qui est fait entre les chaînes carbonés et le glycérol est fait par un lien ester. - Chez les archées, c’est un lien éther qui fait le lien entre les chaînes carbonés et le glycérol. → Cela permet aux archées de résister à un stress oxydatif et de pouvoir coloniser des milieux auxquels les bactéries n’auront pas accès parce que leur membrane plasmique serait déstabilisée. - Les composés carbonés formant la chaîne sont parfois ramifiés ou parfois en cycle et, dans les cas extrêmes, ce n’est pas une double couche de phospholipide mais bien une monocouche qui est aussi large qu’une double couche mais qui n’en reste pas moins une mono couche. → L’intérêt est que les archées sont capables de croitre à 95°-105°, dès lors il est important que leur membrane cytoplasmique soit fluide à cette température-là. Si on place une bactérie à cette température-là, la membrane sera déstabilisée et on la fera bouillir. Par contre, les archées ont une membrane plus rigide et elles peuvent donc survivre et bien vivre à cette température-là. i. Mécanismes de transport : Les mécanismes de transport à travers la membrane d’une archée est similaire à la bactérie : L’O2 et CO2 diffusent à travers la membrane de manière passive à travers la membrane. • La diffusion facilitée : canaux ou transporteurs qui permettent le transport de molécules dans le sens du gradient de concentration → ça ne nécessite pas d’énergie Par exemple, les aquaporines laissent passer des molécules d’eau sans demander de l’énergie 23 LIKIN Salomé Bac 3 VT 2019-2020 • Le transport actif primaire = ABC transporteur : transport d’une molécule contre le gradient de concentration. Cela nécessite donc de l’énergie. • Le transport actif secondaire : Couplage de l’énergie potentiel d’un gradient d’ion au transport d’une autre substance → C’est quand on fait rentrer, avec le soluté d’intérêt, un autre soluté. Cela ne nécessite de l’énergie que pour mettre en place le gradient d’ion. 3. Diversité des enveloppes : À l’extérieur de la membrane, il y a différents types de membranes : la diversité des parois est assez importante à l’extérieur de la membrane cytoplasmique. Donc, à l’extérieur de la membrane cytoplasmique, il y a différentes structures qui protègent et rigidifient l’archée. i. Paroi de pseudomuréine : Donc, à l’extérieur de certaine archée il y a bien une paroi qui est faite de pseudomuréine. La pseudomuréine diffère d’un peptidoglycane : il y a bien 2 sucres mais un des 2 est différent et les acides aminés sont eux aussi différents puisqu’ils sont tous lévogyres. Cela confère à la pseudomuréine une résistance particulière à certain antibiotique. Une autre différence notable entre la pseudomuréine et le peptidoglycane est le lien entre les 2 sucres : il y en a un qui a un lien beta-1,4 et l’autre qui a un lien beta-1,3. Cela permet de rendre la pseudomuréine insensible aux lysozymes. 24 LIKIN Salomé ii. Bac 3 VT 2019-2020 Couche S et capsule : Les archées ont une capsule et une couche S pour les protéger contre les prédateurs et les virus, et pour permettre l’adhésion. 4. Composants externes à l’enveloppe : i. Flagelles ou archealla : On retrouve chez les archés des flagelles qui peuvent être appelés archealla. Leur rôle est la mobilité et l’adhésion. Ils sont un peu plus fin que le flagelle bactérien et sont entrainés par de l’ATP et non pas par un gradient de proton comme chez les bactéries. Ils permettent le phototactisme et le chimiotactisme. ii. Pilit de type IV : Ce pili joue un rôle d’adhésion et d’échange, un peu comme le pili sexuel chez les bactéries. iii. Les canules : Sont un réseau de tube creux qui permet des communications entre différentes archées (des échanges de nutriments et de signaux). iv. Hami (hamus au singulier) : Chez les archés, on retrouve un hamus qui est un long filament qui se termine en structure de « harpon ». Cela permet à l’archée de s’ancrer à son substrat via ses différents harpons. Cela lui permet aussi de faire des biofilms. 5. Cytoplasme : Le cytoplasme des archées est similaire à celui des bactéries. On y retrouve : • Des inclusions de stockages (granules de glycogène, de phosphate, de PHB,…) • Des vacuoles gazeuses • Un cytosquelette avec des fibres et des tubes (des homologues d’actine et de tubuline). • Des ribosomes : il est entre le ribosome bactérien et le ribosome eucaryote. 25 LIKIN Salomé • · • • Bac 3 VT 2019-2020 Nucléoide : on retrouve un nucléoide sans membrane nucléaire (cela défini le nucléoide) avec dedans, un chromosome circulaire généralement unique. La taille du génome est de l’ordre des méga bases, comme chez les bactéries. hilones Plasmides De l’ADN chromosomique : cet ADN est compacté avec des histones. → là on se rapproche plus d’un eucaryote même si ce ne sont pas les mêmes histones. Cela permet à l’archée de compacter son génome ou d’ouvrir et de fermer certaine zones afin de réguler son activité transcriptionnelle par ce mécanisme. 6. Le cycle cellulaire : Le cycle cellulaire est très peu connu chez les archées. Il y a bien une phase G1, S et G2-like. 7. Exemples d’archées : i. Pyrococcus furiosus : - ii. - - L’optimum de croissance de cette archée est 100°. Sa taille est celle d’une bactérie On les retrouve dans les cheminées hydrothermiques. C’est grâce aux archées qu’on fait la PCR : l’ADN polymérase de P. furiosus est utilisée pour la réalisation de PCR (car capable de chauffer). Les méthanogènes : Les archées sont les principaux organismes méthanogènes. Ces méthanogènes utilisent comme source d’énergie du dihydrogène. Elles oxydent ce H2 en réduisant du CO2 et produisent du CH4 (= déchet métabolique de ces méthanogène). → Donc, elles se nourrissent de dihydrogène et rejette du méthane. Cela est important pour comprendre le mécanisme de digestion des vaches. En effet, les vaches convertissent la cellulose de l’herbe grâce aux bactéries qui se trouvent dans le rumen et qui digèrent la cellulose en la décomposant. Ces bactéries vont faire rentrer le glucose dans leur cytoplasme, le fermenter et rejeter des déchets de fermentation (acétate, butyrate et propionate). Ces acides gras c’est la source d’énergie de la vache (la vache ne mange donc pas l’herbe mais ces acides gras). Un problème de cette fermentation est que ça produit, en plus de ça, du CO2 et du H2. Ce H2 n’est pas bon parce qu’il inhibe une enzyme nécessaire à la fermentation. Il faut donc une 2ème population de microorganisme (les archées) qui vont utiliser ce H2 comme source d’énergie tout en rejetant du méthane. Il vient donc de à le méthane que nos vaches éructent. 26 LIKIN Salomé Bac 3 VT 2019-2020 On utilise, nous les humains les méthanogènes dans la valorisation de matière organiques : En effet, on rassemble les matières fécales des animaux de rentes dans des gros compartiments et on prive cet habitat d’oxygène. Dès lors il va y avoir des bactéries qui vont fermenter les sucres résiduels se trouvant dans ces matières fécales tout en libérant des AGV et de l’H2. Cet H2, tout comme chez les ruminants, va être consommé par les archées qui produiront du CH4. Le CH4 est un composant inflammable et pourra donc être brulé pour donner de l’électricité. On retrouve des archées dans notre propre microbiote intestinale. Celle-ci participe à notre métabolisme. Il y a eu une expérience sur des souris : - Les souris Germ-free sont des souris non colonisées par les bactéries et les archées, elles n’ont pas de microbiote intestinal. - Les souris gnobiotes = souris qui n’ont qu’un type de bactérie en particulier et donc on contrôle leur microbiote. ➔ On remarque, en premier lieu, que la 2e souris prends plus de poids lorsqu’on la nourrit. Les bactéries aident à assimiler la nourriture en fermentant certaine fibre alimentaire que l’hôte ne sait pas utiliser seul. - Les souris gnobiotes + des archées : les archées vont permettre d’éliminer le dihydrogène produit et donc permet à la fermentation réalisée par la bactérie d’aller plus loin. → La souris prend encore plus de poids. Cela montre bien l’importance de ces microbiotes pour l’utilisation des sources d’énergie. Une autre expérience est de mettre une souris Germ-free et une souris avec une microbiote normale dans un labyrinthe avec une partie de vide et une partie de non vide : On remarque que la souris Germ-free prends beaucoup plus de risque que la souris normale. Cela arrive parce que son microbiote veut éviter que le milieu se suicide. Donc, ce n’est pas nous les couillons, c’est notre microbiote ! 27