BACTÉRIES THERMOPHILES: CARACTÉRISTIQUES, HABITAT, NOURRITURE - LA BIOLOGIE - 2025

Les bactéries thermophiles sont celles qui ont la capacité de se développer dans des environnements avec des températures supérieures à 50 ° C. Les habitats de ces micro-organismes sont des endroits très hostiles, tels que les évents hydrothermaux, les zones volcaniques, les sources chaudes et les déserts, entre autres. En fonction de la plage de température qu'ils supportent, ces micro-organismes sont classés comme thermophiles, thermophiles extrêmes et hyperthermophiles.

Les thermophiles se développent dans une plage de température comprise entre 50 et 68 ° C, leur température de croissance optimale étant supérieure à 60 ° C. Les thermophiles extrêmes se développent dans une plage de 35 à 70 ° C, avec une température optimale de 65 ° C, et les hyperthermophiles vivent dans une plage de températures de 60 à 115 ° C, avec une croissance optimale à ≥80 ° C.

Image de gauche: Environnement où vivent des bactéries thermophiles. Image de droite: représentation figurative de bactéries thermophiles. Source: image de gauche pxhere, image de droite pixabay

A titre d'exemples de bactéries thermophiles en général, on peut citer: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis et Thermus aquaticus, entre autres.

Ces micro-organismes ont des caractéristiques structurelles spéciales qui leur donnent la capacité de résister à des températures élevées. En fait, leur morphologie est si différente qu'ils ne peuvent pas se développer à des températures plus basses.

caractéristiques

Les bactéries thermophiles ont une série de caractéristiques qui les rendent adaptées aux environnements à très hautes températures.

D'une part, la membrane cellulaire de ces bactéries contient une quantité élevée de lipides saturés à longue chaîne. Cela leur permet de faire face à des températures élevées et de maintenir une perméabilité et une flexibilité adéquates, en réussissant à échanger des substances avec l'environnement sans se détruire.

D'autre part, bien qu'il soit connu que les protéines se dénaturent généralement à des températures élevées, les protéines présentes dans les bactéries thermophiles possèdent des liaisons de type covalent qui interagissent de manière hydrophobe. Cette caractéristique assure la stabilité de ce type de bactéries.

De même, les enzymes produites par les bactéries thermophiles sont des protéines thermostables, puisqu'elles peuvent exercer leurs fonctions dans les environnements hostiles où se développent ces bactéries, sans perdre leur configuration.

Par rapport à leur courbe de croissance, les bactéries thermophiles ont un taux de reproduction élevé, mais ont une demi-vie plus courte que les autres classes de micro-organismes.

Utilité des bactéries thermophiles dans l'industrie

Aujourd'hui, différents types d'industries utilisent des enzymes d'origine bactérienne pour réaliser différents processus. Certains d'entre eux proviennent de bactéries thermophiles.

Parmi les enzymes les plus fréquemment isolées à partir de bactéries thermophiles avec des applications industrielles possibles, on trouve les enzymes α-amylases, xylanases, ADN polymérase, catalases et sérine protéases, toutes thermostables.

Ces enzymes sont spéciales car elles sont capables d'agir à des températures élevées, là où d'autres enzymes similaires fabriquées par des bactéries mésophiles se dénatureraient.

Par conséquent, ils sont idéaux pour les processus qui nécessitent des températures élevées ou dans les processus où il est essentiel de minimiser la prolifération des bactéries mésophiles.

Exemples

A titre d'exemple d'utilisation d'enzymes de bactéries thermophiles dans l'industrie, on peut citer l'utilisation de l'ADN polymérase (taq polymérase), dans la technique de réaction en chaîne par polymérase (PCR).

Cette technique dénature l'ADN à haute température, sans risque d'endommagement de l'enzyme taq polymérase. La première taq polymérase utilisée a été isolée de l'espèce Thermus aquaticus.

D'autre part, des bactéries thermophiles peuvent être utilisées pour minimiser les dommages causés par la pollution de l'environnement.

Par exemple, des recherches ont révélé que certaines bactéries thermophiles peuvent éliminer des composés toxiques pour l'environnement. Tel est le cas du polychlorobiphényle (une substance polluante présente dans les plastiques et les fluides frigorigènes, entre autres).

Ceci est possible grâce au fait que certaines bactéries thermophiles peuvent utiliser des éléments tels que le biphényle, le 4-chlorobiphényle et l'acide benzoïque comme source de carbone. Par conséquent, ils dégradent les biphényles polychlorés, les éliminant de l'environnement.

D'autre part, ces bactéries sont excellentes pour recycler des éléments tels que l'azote et le soufre dans le sol. Pour cette raison, ils peuvent être utilisés pour fertiliser naturellement la terre sans avoir besoin d'engrais artificiels (chimiques).

De même, certains chercheurs proposent l'utilisation de bactéries thermophiles pour obtenir des substances génératrices d'énergie alternative comme le biogaz, le biodiesel et le bioéthanol grâce à l'hydrolyse des déchets agro-industriels, favorisant les procédés de bioremédiation.

Habitat

L'habitat des bactéries thermophiles est constitué de lieux terrestres ou marins caractérisés par leurs températures élevées. D'autres facteurs qui accompagnent la température sont le pH du milieu, la concentration de sels et les composés chimiques (organiques et inorganiques) qui peuvent être présents.

En fonction des caractéristiques spécifiques du milieu, un certain type de bactéries thermophiles ou une autre s'y développeront.

Parmi les habitats les plus courants pour ce type de bactéries, on peut citer les suivants: les évents hydrothermaux, les zones volcaniques, les sources chaudes et les déserts.

Alimentation

Les bactéries thermophiles nécessitent généralement des milieux de culture complexes pour se développer. Parmi les nutriments dont ils peuvent avoir besoin, on trouve les suivants: extrait de levure, tryptone, acides casamino, glutamate, proline, sérine, cellobiose, tréhalose, saccharose, acétate et pyruvate.

Une gélose utilisée pour l'isolement de certaines bactéries thermophiles est la gélose Luria-Ber-tani. Contient de la caséine hydrolysée, de l'extrait de levure, du NaCl, de la gélose et de l'eau distillée avec un pH ajusté à 7,0 ± 0,2.

Les bactéries thermophiles en tant que contaminants des aliments transformés

La plupart des bactéries thermophiles sont saprophytes et ne provoquent pas de maladie chez l'homme. Cependant, dans la fabrication des aliments, il peut y avoir des facteurs qui favorisent la prolifération de micro-organismes thermophiles, qui peuvent être nocifs.

Pour donner un exemple, dans la fabrication de produits laitiers, la pasteurisation est utilisée comme méthode de décontamination des aliments. Cette méthode est censée garantir la qualité sanitaire; cependant, ce n'est pas infaillible car les bactéries thermophiles sporulées peuvent survivre à ce processus.

En effet, bien que la cellule végétative de la plupart des bactéries sporulées ne soit pas résistante à la chaleur, les spores le sont.

Il existe des bactéries sporulées qui représentent un réel danger pour la consommation humaine. Par exemple, les spores des espèces suivantes: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Les conserves à faible teneur en acide sont normalement attaquées par des bactéries thermophiles anaérobies sporulées telles que Geobacillus stearothermophilus. Cette bactérie fermente les glucides et produit un goût amer désagréable en raison de la production d'acides gras à chaîne courte.

De même, les aliments en conserve très acides peuvent être contaminés par Clostridium thermosaccharolyticum. Ce microorganisme est hautement saccharolytique et provoque un gonflement de la boîte en raison d'une production élevée de gaz.

De son côté, Desulfotomaculum nigrificans s'attaque également aux conserves. Bien que la boîte ne montre aucun signe d'altération, lorsque vous la débouchez, vous pouvez sentir une forte odeur acide et une nourriture noircie est observée. La couleur noire est due au fait que les bactéries produisent du sulfure d'hydrogène, qui à son tour réagit avec le fer dans le récipient, formant un composé de cette couleur.

Enfin, Bacillus cereus et Clostridium perfringens provoquent une intoxication alimentaire et Clostridium botulinum sécrète une puissante neurotoxine dans les aliments qui, lorsqu'elle est consommée, entraîne la mort.

Exemples de bactéries thermophiles

Rhodothermus obamensis

Bactéries marines, bacilles à Gram négatif, hétérotrophes, aérobies et hyperthermophiles.

Genre Caldicellulosiruptor

Bactéries anaérobies, Gram positif, extrêmement thermophiles, sporulées.

Classe de thermomicrobium

Ce sont des bactéries aérobies hyperthermophiles, hétérotrophes, à Gram variable.

Rhodothermus marinus

Bacille Gram négatif, aérobie, thermophile extrême et halophile. Sa production d'enzymes thermostables a été étudiée, notamment pour l'hydrolyse des polysaccharides et pour la synthèse d'ADN, tous deux intéressants pour l'industrie.

Deferribacter desulfuricans

Bactéries anaérobies, extrêmement thermophiles, hétérotrophes, réducteurs de soufre, de nitrate et d'arséniate.

Marinithermus

Bâtonnets ou filaments Gram négatifs, thermophiles extrêmes, hétérotrophes aérobies strictes.

Thermodesulfobacterium hydrogéniphile

Espèces marines, hyperthermophiles, anaérobies, Gram négatif, chimolytoautotrophes (sulfato-réducteur), non sporulées.

Thermus Aquaticus

Bactéries à Gram négatif, hyperthermophiles, hétérotrophes et aérobies. Il synthétise une enzyme thermostable utilisée dans la PCR appelée ADN polymérase taq.

Sulphurivirga caldicuralii

Oxydant thiosulfate extrêmement thermophile, microaérophile chimio-autotrophe.

Geobacillus

Bâtonnets Gram positifs, sporulés, thermophiles extrêmes. Ses spores sont utilisées dans les laboratoires de microbiologie comme contrôle biologique pour évaluer le bon fonctionnement de l'autoclave.

Le sexe

Les espèces de ce genre se caractérisent par le fait qu'elles sont à Gram négatif, hyperthermophiles, bien que leur amplitude de croissance soit large, de la vie marine, elles ne forment pas de spores, ce sont des anaérobies obligatoires ou des microaérophiles.

Tableau comparatif entre les espèces les plus pertinentes

Source: Préparé par l'auteur Msc. Marielsa Gil.

Références

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