Archea méthanogène - Définition
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Les archaea méthanogènes représentent aujourd'hui une part très importante des recherches effectuées dans le monde sur les archaea.
Méthabolisme et réactions de méthanisation
Certaines de ces bactéries dites « hydrogénotrophiques » peuvent utiliser le dioxyde de carbone (CO2) de leur milieu comme source de carbone, en présence d'hydrogène comme un agent réducteur. Le carbone extrait du CO2 est mis par la bactérie en réaction avec l'hydrogène pour produire du méthane, qui produit un gradient électrochimique de part et d'autre d'une membrane utilisée pour générer l'ATP par chemiosmose. Ce processus diffère fortement de celui utilisé par les plantes et algues qui utilisent l'eau comme agent réducteur.
Bien que la plupart du méthane biogénique (produit par le vivant) en mer résulte d'une réduction du CO2, il en existe d'autres sources :
- - On a montré par l'étude isotopique du méthane, qu'une petite quantité en est dérivée d'acétate (CH3COO-) dégradé par fermentation bactérienne. ces archaea au catabolisme particulier sont dites acétotrophiques ou acéticlastiques.
- - On connaît aussi des archaea dites « méthylotrophes » qui utilisent des composés méthylés (méthylamines, méthanol et méthanethiol) comme source de carbone.
Principe métabolique :
- CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O ;
- CH3COOH → CH4 + CO2 ;
- HCOOH + 3 H2 → CH4 + 2 H2O ;
- CH3OH + H2 → CH4 + H2O ;
- CH3NH2 + H2 → CH4 + NH3 ;
- (CH3)2S + 2 H2 → 2 CH4 + H2S.
Ce sont des réactions exergoniques (qui libèrent de l'énergie).
Elles ont lieu généralement dans des milieux réducteurs (potentiel < -330 mV).
Ces réactions s'accompagnent donc d'une consommation d'hydrogène (processus d'épuration). Il y a aussi élimination du carbone réduit sous forme de CH4 gazeux (perdu pour le métabolisme).
Étapes de la méthanisation
- mobilisation des matières organiques (végétales)
- hydrolyse de la cellulose et des hémicelluloses → libération des glucides → voie des oxydations aérobies et des fermentations
- fermentation sur des composés organiques drainés à partir du tapis végétal ou accumulé par sédimentation du phytoplancton. Action des germes ANAs (Bactéroides, Butyvibrio, Bifidobacterum, Lactobacillus, Clostridium ...)
- libération d'acides organiques, de gaz carbonique, d'hydrogène
CO2, H2 → alimentation directe de la méthanogenèse.
Typologie de bactéries méthanogènes
On a déjà scientifiquement décrit une cinquantaine d'espèces de méthanogènes strictes, qui toutes sont anaérobies et appartiennent aux Archaea, mais ne forment pas un groupe monophylétique.
Ci dessous, liste non limitative, à titre d'exemples :
- Methanobacterium bryantii
- Methanobacterium formicum
- Methanobrevibacter arboriphilicus
- Methanobrevibacter gottschalkii
- Methanobrevibacter ruminantium
- Methanobrevibacter smithii
- Methanocalculus chunghsingensis
- Methanococcoides burtonii
- Methanococcus aeolicus
- Methanococcus deltae
- Methanococcus jannaschii
- Methanococcus maripaludis
- Methanococcus vannielii
- Methanocorpusculum labreanum
- Methanoculleus bourgensis (Methanogenium olentangyi & Methanogenium bourgense)
- Methanoculleus marisnigri
- Methanofollis liminatans
- Methanogenium cariaci
- Methanogenium frigidum
- Methanogenium organophilum
- Methanogenium wolfei
- Methanomicrobium mobile
- Methanopyrus kandleri
- Methanoregula boonei
- Methanosaeta concilii
- Methanosaeta thermophila
- Methanosarcina acetivorans
- Methanosarcina barkeri
- Methanosarcina mazei
- Methanosphaera stadtmanae
- Methanospirillium hungatei
- Methanothermobacter defluvii (Methanobacterium defluvii)
- Methanothermobacter thermautotrophicus (Methanobacterium thermoautotrophicum)
- Methanothermobacter thermoflexus (Methanobacterium thermoflexum)
- Methanothermobacter wolfei (Methanobacterium wolfei)
- Methanothrix sochngenii
