ACIDOPHILES: CARACTÉRISTIQUES, EXEMPLES DE MICROORGANISMES, APPLICATIONS - LA BIOLOGIE - 2024

Les organismes acidophiles sont un type de microorganisme (procaryote ou eucaryote) capable de se reproduire et de vivre dans des environnements dont le pH est inférieur à 3. En fait, le terme acidophilus vient du grec et signifie "amoureux de l'acide".

Ces environnements peuvent provenir d'activités volcaniques avec le rejet de gaz sulfureux ou d'un mélange d'oxydes métalliques provenant des mines de fer. De plus, ils peuvent être le produit de l'activité ou du métabolisme des organismes eux-mêmes, qui acidifient leur propre environnement pour survivre.

Les eaux acides du Rio Tinto servent d'habitat à une grande variété de micro-organismes acidophiles qui lui donnent sa couleur caractéristique. Par Antonio de Mijas, Espagne, de Wikimedia Commons.

Les organismes classés dans cette catégorie appartiennent également au grand groupe des organismes extrémophiles, car ils poussent dans des environnements dont le pH est très acide. Là où la plupart des cellules sont incapables de survivre.

De plus, il est important de souligner que ce groupe d'organismes est d'une grande importance du point de vue écologique et économique.

Caractéristiques générales

Concurrence, prédation, mutualisme et synergie

La plupart des organismes acidophiles se développent et vivent en présence d'oxygène. Cependant, il existe des preuves d'acidophilus qui peuvent se développer à la fois en l'absence et en présence d'oxygène.

De plus, ces organismes établissent différents types d'interactions avec d'autres organismes tels que la compétition, la prédation, le mutualisme et la synergie. Un exemple sont les cultures mixtes d'acidophilus, qui montrent une croissance et une efficacité supérieures dans l'oxydation des minéraux soufrés que les cultures individuelles.

Les brûlures d'estomac, un problème à résoudre

Les acidophiles semblent partager des caractéristiques structurelles et fonctionnelles distinctives qui leur permettent de neutraliser l'acidité. Ceux-ci comprennent des membranes cellulaires hautement imperméables, une capacité de régulation interne élevée et des systèmes de transport uniques.

Parce que les acidophiles vivent dans un environnement où la concentration de protons est élevée, ils ont développé des systèmes de pompage chargés d'expulser les protons vers l'extérieur. Cette stratégie fait que l'intérieur de la bactérie a un pH très proche du neutre.

Les organismes acidophiles ont développé un système de pompes à protons qui leur permet de pomper les protons vers l'extérieur et de maintenir le pH intracellulaire proche de la neutralité. Par PhilMacD, de Wikimedia Commons.

Cependant, dans les mines à forte teneur en acide sulfurique, des microorganismes sans paroi cellulaire ont été découverts, indiquant que même sans cette protection, ils sont soumis à des concentrations élevées de protons.

En revanche, en raison des conditions extrêmes auxquelles sont soumis ces types de microorganismes, ils doivent garantir que toutes leurs protéines sont fonctionnelles et non dénaturées.

Pour cela, les protéines synthétisées sont de haut poids moléculaire, de sorte qu'il existe un plus grand nombre de liaisons entre les acides aminés qui les constituent. De cette manière, il devient plus difficile pour la rupture des liaisons de se produire et une plus grande stabilité est donnée à la structure protéique.

Haute imperméabilité de la membrane

Une fois que les protons entrent dans le cytoplasme, les organismes acidophiles doivent mettre en œuvre des méthodes qui leur permettent d'atténuer les effets d'un pH interne réduit.

Pour aider à maintenir le pH, les acidophiles ont une membrane cellulaire imperméable qui limite l'entrée de protons dans le cytoplasme. En effet, la membrane des archées acidophiles est composée d'autres types de lipides que ceux trouvés dans les bactéries et les membranes cellulaires eucaryotes.

Chez les archées, les phospholipides ont une région hydrophobe (isopénoïde) et une région polaire constituée du squelette glycérol et du groupe phosphate. Dans tous les cas, l'union est due à une liaison éther, qui génère une plus grande résistance, notamment à haute température.

De plus, dans certains cas, les archées n'ont pas de bicouches, mais plutôt le produit de l'union de deux chaînes hydrophobes, elles forment une monocouche où la seule molécule de deux groupes polaires leur confère une plus grande résistance.

En revanche, malgré le fait que les phospholipides qui composent les membranes des bactéries et des eucaryotes conservent la même structure (une région hydrophobe et une région polaire), les liaisons sont de type ester et forment une bicouche lipidique.

L'importance de

Les organismes acidophiles ont une importance potentielle dans l'évolution parce que le pH bas et les conditions riches en métaux dans lesquelles ils se développent peuvent avoir été similaires aux conditions volcaniques sous-marines du début de la Terre.

Ainsi, les organismes acidophiles pourraient représenter des reliques primordiales à partir desquelles une vie plus complexe a évolué.

De plus, étant donné que les processus métaboliques pourraient provenir de la surface des minéraux sulfurés, la structuration de l'ADN de ces organismes aurait pu avoir lieu à un pH acide.

Régulation dans les organismes acidophiles

La régulation du pH est essentielle pour tous les organismes, c'est pourquoi les acidophiles doivent avoir un pH intracellulaire proche de la neutralité.

Cependant, les organismes acidophiles sont capables de tolérer des gradients de pH de plusieurs ordres de grandeur, par rapport aux organismes qui ne poussent qu'à des pH proches de la neutralité. Un exemple est Thermoplasma acidophilum qui est capable de vivre à pH 1,4 tout en maintenant son pH interne à 6,4.

La chose intéressante à propos des organismes acidophiles est qu'ils profitent de ce gradient de pH pour produire de l'énergie grâce à une force motrice protonique.

Exemples de microorganismes acidophiles

Les organismes acidophiles sont principalement répartis dans les bactéries et les archées et contribuent à de nombreux cycles biogéochimiques, qui comprennent les cycles du fer et du soufre.

Parmi les premiers, nous avons Ferroplasma acidarmanus, qui est une archa capable de croître dans des environnements avec un pH proche de zéro. Les autres procaryotes sont Picrophilus oshimae et Picrophilus torridus, qui sont également thermophiles et poussent dans les cratères volcaniques japonais.

Nous avons également des eucaryotes acidophiles tels que Cyanidyum caldariuym, qui est capable de vivre à un pH proche de zéro, en maintenant l'intérieur de la cellule à un niveau presque neutre.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. et Trichosporon cerebriae, sont trois eucaryotes du Royaume Fungi. D'autres également intéressants sont Picrophilus oshimae et Picrophilus torridus.

Applications

Lessivage

Un rôle important des micro-organismes acidophiles concerne leur application biotechnologique, en particulier dans l'extraction de métaux à partir de minéraux, ce qui réduit considérablement les contaminants générés par les méthodes chimiques traditionnelles (lixiviation).

Ce procédé est particulièrement utile dans l'extraction du cuivre, où, par exemple, Thobacillus sulfolobus peut agir comme un catalyseur et accélérer la vitesse d'oxydation du sulfate de cuivre qui se forme lors de l'oxydation, aidant à la solubilisation du métal.

Industrie alimentaire

Les organismes acidophiles ont des enzymes d'intérêt industriel, étant une source d'enzymes stables aux acides avec des applications comme lubrifiants.

De plus, dans l'industrie alimentaire, la production d'amylases et de glucoamylases est utilisée pour le traitement de l'amidon, la boulangerie, le traitement des jus de fruits.

En outre, ils sont largement utilisés dans la production de protéases et de cellulases qui sont utilisées comme composants d'alimentation animale et dans la fabrication de produits pharmaceutiques.

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