Anaérobie - Définition et Explications

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Schéma présentant la corrosion dans des conditions anaérobies provoquées par des bactéries du genre Desulfovibrio.
Schéma présentant la corrosion dans des conditions anaérobies provoquées par des bactéries du genre Desulfovibrio.

On appelle milieu anaérobie (On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).) un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) (O2).

Un organisme vivant ou un mécanisme anaérobie n'a pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) ou d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) pour fonctionner.

Par exemple un digesteur produit du biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou...) en anaérobie.

Le muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types...) a un fonctionnement anaérobie au début de l'excitation (fermentation lactique).

Une bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) anaérobie est une bactérie pour laquelle l'oxygène est toxique (ex. : bactéries du genre Clostridium).

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des conditions de vie (La vie est le nom donné :) des organismes vivants dans un milieu sans oxygène est appelé anaérobiose.

Les bactéries du type aérobie et anaérobie peuvent être identifiées en effectuant une culture en milieu aqueux:  1: Les bactéries à aérobie obligatoire se rassemblent au niveau supérieur de l'éprouvette pour maximiser l'apport en oxygène. 2: Celles à anaérobie obligatoire se tassent au fond de l'éprouvette pour éviter tout contact avec l'oxygène.  3: Pour celles du type aérobie facultative se rassemblent le plus souvent au bout supérieur de l'éprouvette, là où la respiration aérobie est la plus favorisée; mais comme l'absence d'oxygène ne les affectent pas, on peut observer aussi leurs présences tout au long de l'éprouvette.  4: Les bactéries microaérophiles se regroupent dans la partie supérieure de l'éprouvette, à l'exception de l'extrémité car elles n'ont besoin que d'une concentration minime en oxygène pour vivre.  5: Les bactéries anaérobies aérotolérantes se disposent de manière homogène dans l'éprouvette puisque l'oxygène n'a aucun effet sur eux.
Les bactéries du type aérobie (Aérobie désigne la capacité d'un organisme ou micro-organisme de se développer dans l'air...) et anaérobie peuvent être identifiées en effectuant une culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) en milieu aqueux:
1: Les bactéries à aérobie obligatoire se rassemblent au niveau supérieur de l'éprouvette pour maximiser l'apport en oxygène.
2: Celles à anaérobie obligatoire se tassent au fond de l'éprouvette pour éviter tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) contact avec l'oxygène.
3: Pour celles du type aérobie facultative se rassemblent le plus souvent au bout supérieur de l'éprouvette, là où la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...) aérobie est la plus favorisée; mais comme l'absence d'oxygène ne les affectent pas, on peut observer aussi leurs présences tout au long de l'éprouvette.
4: Les bactéries microaérophiles se regroupent dans la partie supérieure de l'éprouvette, à l'exception de l'extrémité car elles n'ont besoin que d'une concentration minime en oxygène pour vivre.
5: Les bactéries anaérobies aérotolérantes se disposent de manière homogène dans l'éprouvette puisque l'oxygène n'a aucun effet sur eux.

On observe différents types d'organismes anaérobies :

  • Les anaérobies obligatoires qui meurent lorsqu'ils sont exposés à du dioxygène à teneur atmosphérique, et peuvent indifféremment utiliser la Fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue...) ou la respiration anaérobie (La respiration anaérobie est un mécanisme dans lequel des électrons passent sur une chaîne de...).
  • Ceux à aérobie facultative peuvent utiliser le dioxygène en présence dans le milieu de culture. En présence d'oxygène, ces organismes peuvent utiliser la respiration aérobie, alors que, en absence d'oxygène, une partie de ces organismes fermentent et la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) effectue un respiration anaérobie.
  • Les organismes Aérotolérants peuvent survivre en présence de dioxygène, mais sont anaérobie par nature car ils n'utilisent pas le dioxygène comme accepteur final d'électrons : Ils utilisent exclusivement le mode fermentation.
  • Les microaérophiles sont des organismes qui peuvent utiliser l'oxygène, mais dans des concentrations minimes (de l'ordre de la µmole); leurs développements est inhibés dans les conditions normales de concentration en oxygène (près de 200 µmoles). Ainsi pour les Nanérobes qui ne peuvent se développer qu'en présence de concentrations en Dioxygène de l'ordre du nanomole. Le mode de respiration principal de ces organismes reste la respiration aérobie, même si une partie peut aussi utiliser la respiration anaérobie.

Plusieurs équations réactionnelles traduisent la fermentation anaérobie :

Les organismes à fermentation anaérobie utilisent le plus souvent la fermentation lactique :

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C3H6O3 + 2 ATP

où C6H12O6 est le glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...) et C3H6O3 l'acide lactique (L'acide lactique est un acide organique qui joue un rôle dans divers processus biochimiques....).

Cette réaction libère approximativement 150 kJ par mol, qui est utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) de glucose. Ceci représente seulement 5 % de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) que peut fournir une molécule de glucose mise en jeu dans une respiration aérobie.

Les plantes, les levures et les bactéries utilisent généralement la fermentation alcoolique quand l'oxygène devient le réactif limitant:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

où C6H12O6 est le glucose et C2H5OH l'éthanol.

L'énergie libérée est de 180 kJ par mol qui est elle aussi utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule de glucose.

Les bactéries anaérobies et archaea (Les archées ou archaea (anciennement archéobactéries ou bien encore...) utilisent ces métabolismes parmi tant d'autres, dont on peut citer la fermentation à l'Acide propanoïque (L'acide propanoïque ou acide propionique (venant du grec "pion" voulant dire "gras") est un...), à l'Acide butanoïque (L'acide butanoïque, aussi appelé acide butyrique du grec...), au butane-diol, la fermentation à plusieurs acides (en : mixed acid fermentation), la fermentation de Stickland, l'acétogénèse ou encore la méthanogénèse.

Un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de bactérie anaérobie produisent des toxines (comme le Tétanos (Le tétanos est une maladie infectieuse aiguë, grave et potentiellement mortelle, due...) ou la Toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de...) botulique) qui sont potentiellement dangereuse pour les organismes, particulièrement les humains.

Les anaérobies obligatoires meurent en présence d'oxygène à cause de l'absence d'enzymes capables de catalyser la conversion de toxines crées dans leurs cellules du fait de la présence de dioxygène.

Notes et références

  • (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia (Wikipédia (prononcé /wi.ki.pe.dja/) est une encyclopédie, multilingue, universelle,...) en anglais : "  "
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