PSYCHROPHILES: CARACTÉRISTIQUES, TYPES ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

Les psychrophiles sont un sous-type d'extrémophiles caractérisés par de faibles températures de tenue, généralement entre -20 ° C et 10 ° C, et occupent en permanence des habitats froids. Ces organismes sont généralement des bactéries ou des archées, mais il existe des métazoaires tels que les lichens, les algues, les champignons, les nématodes et même les insectes et les animaux vertébrés.

Les environnements froids dominent la biosphère terrestre et sont colonisés par des micro-organismes abondants et diversifiés qui jouent un rôle potentiellement critique dans les cycles biogéochimiques mondiaux.

Lichen Xanthoria elegans est un psychrophile bien connu qui peut photosynthétiser à des températures aussi basses que -24 ° C. Photographie prise en Alberta, Canada. Source: Jason Hollinger via

En plus de résister aux basses températures, les organismes psychrophiles doivent également être adaptés à d'autres conditions extrêmes, telles que des pressions élevées, des concentrations élevées de sels et un rayonnement ultraviolet élevé.

Caractéristiques des organismes psychrophiles

Habitats

Les principaux habitats des organismes psychrophiles sont:

-Environnements marins polaires.

-Banque ou banquise.

-Environnements terrestres polaires.

-Lacs de haute altitude et latitude.

-Les lacs sous-glaciaires.

-Régions alpines froides.

-Surfaces de glaciers.

-Déserts polaires.

-Océan profond.

Adaptations

Les psychrophiles sont protégés du gel par diverses adaptations. L'un d'eux est la flexibilité de leurs membranes cellulaires, qu'ils obtiennent en incluant une teneur élevée en acides gras courts et insaturés dans les structures de leurs membranes lipidiques.

L'effet de l'incorporation de ces acides gras est la diminution du point de fusion, augmentant à la fois sa fluidité et sa résistance.

Une autre adaptation importante des psychrophiles est la synthèse de protéines antigel. Ces protéines maintiennent l'eau corporelle à l'état liquide et protègent l'ADN lorsque les températures descendent en dessous du point de congélation de l'eau. Ils empêchent également la formation de glace ou la recristallisation.

Types de psychrophiles et exemples

Organismes unicellulaires

La diversité des psychrophiles unicellulaires est très grande, parmi lesquels on peut citer les membres de la plupart des lignées bactériennes: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 et Planctomycetes.

De plus, des protéobactéries et des verrucomicrobies ont été détectées dans l'Arctique, l'Antarctique et dans les cryocones alpins. Ils ont également été détectés au Groenland, au Canada, au Tibet et dans l'Himalaya.

Parmi les cyanobactéries psychrophiles, on trouve Leptolvngbva, Phormidium et Nostoc. D'autres genres communs sont les Aphanothece unicellulaires, Chroococcus et Charnaesiphon, et les Oscillatoria filamenteux, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium et Plectonerna.

Organismes multicellulaires

Parmi les insectes psychrophiles, on peut nommer le genre Diamesa de l'Himalaya (Népal), qui reste actif jusqu'à ce qu'il atteigne une température de -16 ° C.

On trouve également le moustique sans ailes, Belgica Antarctica, de 2 à 6 mm de long, endémique de l'Antarctique. C'est le seul insecte du continent et aussi le seul animal exclusivement terrestre.

Figure 2. Le moustique apterique Belgica antarctica, un insecte endémique de l'Antarctique. Source: Tasteofcrayons, de Wikimedia Commons

Les animaux vertébrés peuvent également être psychrophiles. Certains exemples incluent un petit nombre de grenouilles, de tortues et d'un serpent qui utilisent la congélation extracellulaire de l'eau (eau hors des cellules) comme stratégie de survie pour protéger leurs cellules pendant l'hiver.

Le nématode antarctique Panagrolaimus davidi peut survivre à la congélation des eaux intracellulaires, puis repousser et se reproduire.

De plus, les poissons de la famille des Channichthyidae - qui vivent dans les eaux froides de l'Antarctique et du sud de l'Amérique du Sud - utilisent des protéines antigel pour protéger leurs cellules contre le gel complet.

Températures de croissance et organismes psychrophiles

La température de croissance maximale (T _max) d'un organisme est la plus élevée qu'il puisse tolérer. Alors que la température optimale (T _opt) pour la croissance est celle dans laquelle l'organisme se développe plus rapidement.

Tous les organismes qui survivent et se développent dans des environnements à basse température sont généralement considérés comme des psychrophiles. Cependant, comme nous le savons, le terme psychrophile ne devrait être appliqué qu'aux organismes dont la T _max est de 20 ° C (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent survivre à des températures plus élevées).

Des micro-organismes ont été isolés de zones très froides, qui peuvent se développer dans des conditions de laboratoire à des températures supérieures à 20 ° C, ce qui indique que bien qu'ils soient adaptés aux basses températures, ils ne doivent pas être considérés comme des psychrophiles. Ces microorganismes sont dits «mésotolérants», c'est-à-dire qu'ils tolèrent des températures moyennes.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis est une bactérie isolée des eaux marines de l'hémisphère nord, où règnent des températures de 4 à 10 ° C. En revanche, les haloarcées, qui sont des archées qui habitent des eaux très saturées de sel, se développent à une température de -20 ° C.

Malgré des populations importantes dans leurs habitats naturels, aucun de ces microorganismes n'a pu être cultivé en laboratoire à moins de 4 ° C.

À son tour, S. alaskensis a un T _max de 45 ° C et les haloarcades peuvent se développer à des températures supérieures à 30 ° C, de sorte qu'elles ne peuvent pas être considérées comme psychrophiles. Cependant, leurs populations sont bien adaptées et sont très abondantes dans les zones extrêmement froides.

D'après ce qui précède, nous pouvons supposer qu'il existe d'autres facteurs environnementaux limitants qui influencent la survie de ces organismes dans leurs habitats naturels, et la température n'est pas le facteur qui pèse le plus lourd.

Applications biotechnologiques

Les enzymes des organismes psychrophiles se caractérisent par une activité élevée à des températures basses et modérées. De plus, ces enzymes ont une mauvaise stabilité thermique.

En raison de ces caractéristiques, les enzymes d'organismes psychrophiles sont très attrayantes pour être appliquées dans divers processus dans l'industrie alimentaire, la médecine, la biologie moléculaire, dans l'industrie pharmaceutique, entre autres.

Références

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