Archaea - Définition

Diversité des archaea, habitat

Caractéristiques cellulaires

Archaea vivant dans les geysers de Yellowstone

Les archaea sont très diverses, aussi bien d'un point de vue morphologique que physiologique. Ce sont des êtres unicellulaires avec une taille variant entre 0,1 et 15 µm, mais certains se développent pour former des filaments ou des agrégats (filaments jusqu'à 200 µm). Elles peuvent être sphériques (coques), spirales, en forme de bâtonnet, rectangulaires…

Elles font preuve d'une grande diversité de modes de reproduction, par fission binaire, bourgeonnement ou fragmentation.

Métabolisme

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.

Habitat

Les archées existent dans une large diversité d'habitats et sont une composante importante des écosystèmes de la planète. Elles peuvent contribuer jusqu'à 20% de la biomasse totale sur la Terre. De nombreuses archées sont extrêmophiles d’ailleurs, historiquement, les milieux extrêmes étaient considérés comme leurs niches écologiques . En effet, certaines archées survivent à des températures élevées, souvent supérieures à 100 °C, que l'on rencontre dans les geysers, les fumeurs noirs et des puits de pétrole. D'autres se trouvent dans des habitats très froids et d'autres en milieu très salé, acide ou dans l'eau alcaline. Toutefois, d'autres espèces d’archées sont mésophiles et poussent dans des conditions beaucoup plus douce, dans les marais, les eaux usées, les océans et les sols.

Les archées extrêmophiles sont membres des quatre principaux groupes physiologiques. Ce sont les halophiles, thermophiles, alcalophiles et acidophiles. Ces groupes n’ont pas de lien avec leur embranchement dans la classification phylogénétique. Néanmoins, ils sont un point de départ utile pour la classification.

Les halophiles, comme par exemple le genre halobacterium, vivent dans des environnements salins, tels que les lacs salés (Grand Lac Salé de l’Utah), le littoral marin, les marais salants, la Mer morte, avec des concentrations en sel jusqu'à 25%. Les membres de l'ordre des halobacteriales (haloferax, halobacterium, halococcus, halorubrum, natrinema, natronococus…) sont des exemples d’archées halophiles. Elles ont souvent une pigmentation rouge à jaune à cause des caroténoïdes et sont responsables de la coloration de certains lacs (Lac Magadi au Kenya par exemple).
Les thermophiles se développent mieux à des températures supérieures à 45 °C, dans des lieux tels que les sources d'eau chaude ; les archées hyperthermophiles sont définies comme celles qui se développent au mieux à une température supérieure à 80 °C. Pyrococcus, methanopyrus, thermococcus, sulfolobus, pyrodictium sont des exemples d’archées hyperthermophiles. Pyrobaculum provient de réservoirs profonds de pétrole chaud. Pyrolobus fumarii est capable de se multiplier jusqu'à 113 °C. Une étude récente à montré que la souche 116 de methanopyrus kandleri pousse à 122 °C, ce qui est la plus haute température enregistrée au cours de laquelle un organisme peut se développer. D’autres archées peuvent croître dans des conditions très acides ou alcalines. Par exemple, l'une des archées acidophiles les plus extrêmes est picrophilus torridus, qui croît à un pH de 0, ce qui équivaut à 1,2 mole d'acide sulfurique.

Récemment, plusieurs études ont montré que les archées existent non seulement dans les environnements mésophile et thermophile, mais sont également présentes, parfois en grand nombre, à basse température. Par exemple, les archées sont communes dans les environnements froids océaniques telles que les mers polaires. Les archaea sont en fait présentes en grand nombre dans tous les océans du monde dans la communauté planctonique (dans le cadre du picoplancton). Bien que ces archaea puissent représenter jusqu'à 40% de la biomasse microbienne, presque aucune de ces espèces n’a été isolée et étudiée en culture pure. Par conséquent, notre compréhension du rôle des archées dans l'écologie des océans est rudimentaire, de sorte que leur influence sur les cycles biogéochimiques mondiaux reste largement inexploré. Certaines crenarchaeota marines sont capables de nitrification, suggérant que ces organismes ont un rôle important dans le cycle de l'azote océanique, bien qu’elles peuvent également utiliser d'autres sources énergétique. Un grand nombre d’archées sont également présents dans les sédiments qui recouvrent le fond de la mer et constitueraient la majorité des cellules vivantes à des profondeurs de plus de 1 mètre dans ces sédiments. Les archéobactéries méthanogènes (productrices de méthane) des marais sont responsables des gaz des marais (Poitevin par exemple). Beaucoup d’archées méthanogènes sont rencontrées dans le tube digestif des ruminants (methanomicrobium, methanosarcina), des termites ou des humains.

Archées et santé humaine

Jusqu'à aujourd'hui, il n'y a pas de démonstration claire qu'il existe des archées pathogènes, bien que des relations aient été proposées entre la présence d'archées méthanogènes et de maladies parodontales.

Bien qu’un grand nombre d’archaea ne soient aujourd’hui pas cultivables en laboratoire, de nombreuses espèces peuvent être cultivées en utilisant des milieux de culture adaptés et en reproduisant au mieux les conditions environnementales de leurs habitats naturels.