Synechococcus - Définition

Phylogénie

La description phylogénétique des Synechococcus est rendue délicate par le fait qu'il s'agit encore d'un taxon provisoire regroupant des espèces encore peu connues (et probablement d'autres encore inconnues), et parce que de nombreux isolats, bien que morphologiquement très similaires, présentent de fortes différences génétiques ( G + C allant de 39% à 71% On a d'abord tenté de subdiviser ce groupe en trois sous-groupes, chacun ayant une gamme spécifique de génomique de G + C. Le manuel de Bergey (Herdmanet al.2001) divise désormais (e provisoirement) le genre Synechococcus en cinq groupes (chacun équivalent à un genre), sur la base de critères de morphologie, physiologie et traits génétiques.

• Un premier groupe (Cluster 1) contient les espèces les plus grandes du groupe (1 à 1,5 µm), non mobiles, photoautotrophes obligatoires et présentant une faible tolérance au sel. Les souches de référence pour ce groupe sont PCC6301 (antérieurement nommée Anacycstis nidulans) et PCC6312 ; respectivement isolées en eau douce au Texas et en Californie.
• Le second groupe (Cluster 2) est également caractérisé par une faible tolérance au sel, et une photoautrotrophie obligatoire, avec absence de phycoérythrine et thermophilie. PCC6715 est la souche de référence, isolé dans une source chaude du Parc national de Yellowstone.
• Le groupe 3 (Cluster 3) comprend des Synechococcus marins ne produisant pas de phycoérythrine et qui sont euryhalins (c'est-à-dire capable de croître à la fois en eau douce et salée). Plusieurs souches, dont la souche de référence PCC7003 sont hétérotrophes facultatives, et ont besoin de vitamine B12 pour leur croissance.
• Le groupe 4 (Cluster 4) ne contient qu'un seul isolat, PCC7335 qui est une souche exclusivement marine.. Cette souche contient de la phycoerthrine et a d'abord été isolée de la zone intertidale à Puerto Peñasco (Mexique).
• Le groupe 5 (Cluster 5) contient un groupe antérieurement dénommé « groupes marins A et B » de Synechococcus. Ces cellules sont exclusivement marines et ont été isolés à la fois sur des littoraux et dans l'océan ouvert. Toutes les souches sont photoautrophes obligation et une taille de 0,6 à 1,7 µm de diamètre.
  Ce cluster a été subdivisé en une population qui contient une ou l'autre (Cluster 5.1) ou ne contient pas (Cluster 5.2) de phycoérythrine. Les souches de référence sont WH8103 pour le groupe contenant de la phycoérythrine et WH5701 pour les souches n'en synthétisant pas (Waterburyet al.1986b).
  Plus récemment Badger a proposé la division des cyanobactéries dans des subclusters α-et β sur la base de leur manière de concentrer le CO₂, via les différences entre les types de gène RBCL (large subunit of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) détectés dans ces organismes les α-cyanobactéries étant celles qui contiennent une forme IA, les β-cyanobactéries étant celles qui contiennent une forme dite IB forme de ce gène. En s'appuyant sur cette division, Badger a analysé la phylogénie de certaines protéines carboxysomales (impliquées dans les carboxysome, et donc dans la capacité à capter le CO₂) qui semblent soutenir cette division. Par ailleurs, deux systèmes particulier de transport du bicarbonate ne semblent être trouvés que chez les α-cyanobactéries, qui ne produisent pas d'enzymes "carboxysomal carbonic anhydrases".

Diversité génétique et classification

Mi-2009, il y avait 75 noms d'espèces dans la base de donnée du genoscope, mais seuls 34 étaient officiellement reconnues sur le plan taxonomique.
Depuis le 2 juin 2009, des données sur les séquences nucléotidiques sont disponibles sur la Banque de données deGenbank, pour (en 2009) plus de 4 830 échantillons identifiés comme Synechococcus (avec de possibles erreurs pour l'identification taxonomique de certains de ces échantillons (espèce, voire genre) non-accompagnés d'indication décrivant finement les spécimens.

Le premier Synechococcus dont le génome a été publié (WH8102) est une souches mobile vivant dans des zones oligotrophes de l'océan ; son génome est de 2,4 Mpb.
De nombreuses espèces d'eau douce ont été décrites, dont certaines vivent dans des milieux extrêmes, par exemples hyperthermophiles. La taille du génome (nombre de paires de bases) varie selon les espèces ; celui de la souche (PCC7002) de Synechococcus elongatus a une taille de 2,7 Mpb;

Selon le génoscope, les Synechococcus marins diffèrent phylogénétiquement fortement des Synechococcus connus en eau douce ou hydrothermales, alors que les Synechococcus spp. marins et l’ensemble du genre Prochlorococcus forment un groupe monophylétique.

Le genre est certainement hétérogène et sa taxonomie doit être révisée à l'aide de méthodes ultrastructurales et de taxonomie et phylogénie moléculaires. Le "Marine groupe A" ("Marine cluster A") de bactéries photoautotrophes, à cellules mobiles, à contenu cellulaire rougeâtre et adaptation chromatique comp. Waterbury 1989) constitue sans doute un genre botanique à part (non-encore révisé).

Parce que certaines souches se cultivent bien dans différents types de cultures, que ces espèces semblent avoir des fonctions écologiques majeures, et parce que certaines présentent des résistances adaptatives étonnantes (notamment thermophiles Synechococcus lividus, et Synechococcus bigranulatus, etc.), certaines Synechococcus pourraient devenir un important « organisme modèle » de laboratoire, notamment pour étudier la séquestration du carbone par le nanoplancton, voir pour servir de support au génie génétique.