PRINCIPALES DIFFÉRENCES ENTRE LES ARCHÉES ET LES BACTÉRIES - LA BIOLOGIE - 2025

Les principales différences entre les archées et les bactéries sont basées sur des aspects moléculaires-structurels et métaboliques que nous développerons ci-dessous. Le domaine Archaea regroupe taxonomiquement les microorganismes unicellulaires qui ont une morphologie cellulaire procaryote (sans membrane nucléaire, ni membranes organites cytoplasmiques), caractéristiques qui ressemblent à des bactéries.

Cependant, il y a aussi des traits qui les séparent, puisque les archées sont dotées de mécanismes d'adaptation très particuliers qui leur permettent de vivre dans des environnements aux conditions extrêmes.

Figure 1. Bactérie Escherichia coli. Source: NIAID, via Wikimedia Commons

Le domaine des bactéries contient les formes les plus abondantes de bactéries appelées eubactéries, ou vraies bactéries. Ce sont également des organismes unicellulaires, microscopiques et procaryotes qui vivent dans n'importe quel environnement avec des conditions modérées.

Évolution de la taxonomie de ces groupes

Au 4ème siècle avant JC, les êtres vivants n'étaient classés qu'en deux groupes: les animaux et les plantes. Van Leeuwenhoek, au XVIIe siècle, à l'aide d'un microscope qu'il avait lui-même construit, a pu observer des micro-organismes jusqu'alors invisibles et décrit des protozoaires et des bactéries sous le nom d '"animáculos".

Au XVIIIe siècle, des «animaux microscopiques» ont été incorporés dans les classifications systématiques de Carlos Linneo. Au milieu du XIXe siècle, un nouveau royaume regroupe les bactéries: Haeckel postule une systématique basée sur trois royaumes; règne Plantae, règne Animalia et règne Protista, qui regroupaient les microorganismes à noyau (algues, protozoaires et champignons) et les organismes sans noyau (bactéries).

Depuis cette date, plusieurs biologistes ont proposé différents systèmes de classification (Chatton en 1937, Copeland en 1956, Whittaker en 1969) et les critères de classification des microorganismes, initialement basés sur des différences morphologiques et des différences de coloration (coloration de Gram), ils sont devenus basés sur des différences métaboliques et biochimiques.

En 1990, Carl Woese, appliquant des techniques de séquençage moléculaire dans les acides nucléiques (acide ribosomique ribonucléique, ARNr), a découvert que parmi les microorganismes regroupés sous forme de bactéries, il y avait de très grandes différences phylogénétiques.

Cette découverte a montré que les procaryotes ne sont pas un groupe monophylétique (avec un ancêtre commun) et Woese a alors suggéré trois domaines évolutifs qu'il a nommés: Archaea, Bacteria et Eukarya (organismes cellulaires nucléés).

Caractéristiques différentielles des archées et des bactéries

Les organismes archéologiques et bactériens ont des caractéristiques communes en ce sens que les deux sont unicellulaires, libres ou agrégés. Ils n'ont pas de noyau ni d'organites définis, ils ont une taille de cellule comprise entre 1 et 30 μm en moyenne.

Ils présentent des différences significatives en ce qui concerne la composition moléculaire de certaines structures et la biochimie de leurs métabolismes.

Habitat

Les espèces bactériennes vivent dans un large éventail d'habitats: elles ont colonisé des eaux saumâtres et douces, des environnements chauds et froids, des terres marécageuses, des sédiments marins et des fissures rocheuses, et elles peuvent également vivre dans l'air atmosphérique .

Ils peuvent vivre avec d'autres organismes dans les tubes digestifs des insectes, des mollusques et des mammifères, des cavités buccales, des voies respiratoire et urogénitale des mammifères et du sang des vertébrés.

Figure 2. Sources chaudes, habitats extrêmes où vivent des organismes du groupe des archées, qui leur donnent généralement des couleurs vives. Source: CNX OpenStax via wikipedia

Les microorganismes appartenant aux Bactéries peuvent également être des parasites, des symbiotes ou des commensaux de poissons, des racines et des tiges de plantes, de mammifères; ils peuvent être associés aux champignons lichens et aux protozoaires. Ils peuvent également être des contaminants alimentaires (viande, œufs, lait, fruits de mer, entre autres).

Les espèces du groupe Archaea ont des mécanismes d'adaptation qui permettent leur vie dans des environnements aux conditions extrêmes; ils peuvent vivre à des températures inférieures à 0 ° C et supérieures à 100 ° C (température que les bactéries ne peuvent supporter), à des pH alcalins ou acides extrêmes et à des concentrations salines bien supérieures à celles de l'eau de mer.

Les organismes méthanogènes (qui produisent du méthane, CH ₄) appartiennent également au domaine des archées.

Membrane plasmatique

L'enveloppe des cellules procaryotes est généralement formée par la membrane cytoplasmique, la paroi cellulaire et la capsule.

La membrane plasmique des organismes du groupe des bactéries ne contient pas de cholestérol ou d'autres stéroïdes, mais plutôt des acides gras linéaires liés au glycérol par des liaisons de type ester.

La membrane des membres d'Archaea peut être constituée par une bicouche ou par une monocouche lipidique, qui ne contiennent jamais de cholestérol. Les phospholipides membranaires sont constitués d'hydrocarbures ramifiés à longue chaîne liés au glycérol par des liaisons de type éther.

Membrane cellulaire

Chez les organismes du groupe des bactéries, la paroi cellulaire est constituée de peptidoglycanes ou de mureine. Les organismes archées possèdent des parois cellulaires contenant des pseudopeptidoglycanes, des glycoprotéines ou des protéines, en tant qu'adaptations à des conditions environnementales extrêmes.

De plus, ils peuvent présenter une couche externe de protéines et de glycoprotéines, recouvrant la paroi.

Acide ribonucléique ribosomal (ARNr)

L'ARNr est un acide nucléique qui participe à la synthèse des protéines - production des protéines dont la cellule a besoin pour remplir ses fonctions et pour son développement -, dirigeant les étapes intermédiaires de ce processus.

Les séquences nucléotidiques des acides ribonucléiques ribosomaux sont différentes chez les archées et les bactéries. Ce fait a été découvert par Carl Woese dans ses études de 1990, qui ont abouti à la séparation de ces organismes en deux groupes différents.

Production d'endospores

Certains membres du groupe des bactéries peuvent produire des structures de survie appelées endospores. Lorsque les conditions environnementales sont très défavorables, les endospores peuvent maintenir leur viabilité pendant des années, avec un métabolisme pratiquement nul.

Ces spores sont extrêmement résistantes à la chaleur, aux acides, aux radiations et à divers agents chimiques. Dans le groupe des archées, aucune espèce formant des endospores n'a été signalée .

Mouvement

Certaines bactéries ont des flagelles qui assurent la mobilité; les spirochètes ont un filament axial au moyen duquel ils peuvent se déplacer dans des milieux liquides et visqueux tels que la boue et l'humus.

Certaines bactéries violettes et vertes, cyanobactéries et archées possèdent des vésicules de gaz qui leur permettent de se déplacer en flottant. Les espèces connues d'Archaea n'ont pas d'appendices tels que des flagelles ou des filaments.

Figure 3. Río Tinto, un environnement extrême à Huelva, en Espagne, où se développent les Arqueas des genres Metallosphaera et Sulfolobus. Source: Riotinto2006, de Wikimedia Commons

Photosynthèse

Dans le domaine des bactéries, il existe des espèces de cyanobactéries qui peuvent effectuer la photosynthèse oxygénée (qui produit de l'oxygène), car elles ont de la chlorophylle et des phycobilines comme pigments accessoires, des composés qui captent la lumière du soleil.

Ce groupe contient également des organismes qui effectuent une photosynthèse oxygénée (qui ne produit pas d'oxygène) à travers des bactériochlorophylles qui absorbent la lumière du soleil, tels que: les bactéries rouges ou violettes de soufre et rouges non soufrées, le soufre vert et les bactéries vertes non soufrées.

Dans le domaine des archées, aucune espèce photosynthétique n'a été signalée, mais le genre Halobacterium, des halophytes extrêmes, est capable de produire de l'adénosine triphosphate (ATP), avec l'utilisation de la lumière du soleil sans chlorophylle. Ils ont le pigment violet rétinien, qui se lie aux protéines membranaires et forme un complexe appelé bactériorhodopsine.

Le complexe bactériorhodopsine absorbe l'énergie de la lumière du soleil et, lorsqu'il est libéré, il peut pomper des ions H ⁺ vers l'extérieur de la cellule et favoriser la phosphorylation de l'ADP (adénosine diphosphate) en ATP (adénosine triphosphate), à ​​partir duquel le micro-organisme obtient de l'énergie.

Références

1. Barraclough TG et Nee, S. (2001). Phylogénétique et spéciation. Tendances en écologie et évolution. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Classification phylogénétique et arbre universel. Science. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. et Raoult, D. (2018). L'analyse phylogénomique de la β-lactamase chez les archées et les bactéries permet l'identification de nouveaux membres putatifs. Biologie et évolution du génome. 10 (4): 1106-1114. Biologie et évolution du génome. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nouveaux concepts de règnes d'organismes. Science. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. et Wheelis, ML (1990). Vers un système naturel d'organismes: proposition pour les domaines Archaea, Bacteria et Eukarya. Actes de l'Académie des sciences naturelles. LES USAGES. 87: 45-76.