Chapter 2

Microbiologie BIOL 3253
Les Archaea
Introduction aux Archaea

Coloration de Gram positive ou négative.

Forme sphérique, en bâtonnet, spiralée, lobée, cuboïde,
triangulaire, aplatie, de forme irrégulière ou pléomorphe.

Cellules isolées ou formant des aggrégats.

Diamètre varie de 0,1 - 15 µm, longueur jusqu’à 200 µm.

Multiplication par scissiparité, par bourgeonnement, par
fragmentation ou par d’autres mécanismes.

Aérobies, anaérobies facultatives ou anaérobies strictes.

De chimiolithoautotrophes à organotrophes.

De psychrophiles à hyperthermophiles.

On les retrouve fréquemment dans des habitats aquatiques
et terrestres extrêmes (hypersalins, pH et/ou température
élevés ou faibles).
Les parois cellulaires

Parois de types variés dont la structure et la chimie
diffèrent de celles des bactéries.
Gram positive – couche
unique homogène épaisse
Gram négative – couche
superficielle de sous-unités
protéiques ou lipoprotéiques.
P
CS
MP
MP
C
C
P - Paroi cellulaire; MP – Membrane plasmique; C – Cytoplasme;
CS – Couche superficielle.
…diffèrent chimiquement
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Aucune ne possède de peptidoglycane
caractéristique des parois bactériennes.
Ne possèdent pas d’acide muramique.
Ne possèdent pas d’acides D-aminés.
Résistent à l’attaque du lysozyme et des
antibiotiques à noyau ß-lactame.
Certaines contiennent de la pseudomuréine.
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Polymère ressemblant au peptidoglycane.
Contient des acides L-aminés.
Peuvent contenir des polysaccharides, des
protéines ou des glycoprotéines.
Les lipides et les membranes
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Bacteria/Eucarya
Acides gras fixés au
glycérol par des liaisons
ester.
Ester

Archaea
Chaînes hydrocarbonées
ramifiées fixées au
glycérol par des liaisons
éther.
R-O-R
Éther

Deux groupes glycérol
sont parfois liés pour
former un tétraéther
extrêmement long.
Exemples de membranes archéobactériennes
Membrane constituée de protéines intégrées et d’une bicouche de diéthers
Monocouche rigide faite de protéines intégrées et de tétraéthers
Génétique et biologie moléculaire
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Chromosomes
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Un chromosome par cellule.
Chromosome généralement circulaire constitué d’ADN
double-brin.
Certaines archéobactéries ont des génomes souvent
plus petits que ceux bactériens.
Contenu en G+C variable de 21 à 68%.
La réplication de l’ADN archéen semble être un
mélange complexe de processus procaryote et
eucaryote.
Les archaea possèdent peu de plasmides.
Génétique et biologie moléculaire

ARNm
 Peuvent être polycistroniques (comme chez les bactéries).
 Il n’y a pas de preuve d’épissage.

ARNt
 Contiennent des structures qui ne sont pas présentes chez
les ARNt bactériens ou eucaryotes.
 L’ARNt initiateur porte la méthionine de type ARNt initiateur
eucaryote.

Ribosomes 70S de type bactérien
 Leur forme est néanmoins très variable et peut différer de
celle des ribosomes bactériens ou eucaryotes.
Métabolisme

Certaines archéobactéries sont organotrophes,
autotrophes, et même phototrophes.

Leur métabolisme est mal caractérisé.

D’un point de vue fonctionnel, les Archaea sont
souvent divisées en méthanogènes, réductrices de
sulfates, halophiles, thermoplasmes, et thermophiles
extrêmes métabolisant le S0.
La taxinomie des Archaea
Archaea
5 phyla:
Crenarchaeota
1 Classe
5 Ordres
8 Familles
Euryarchaeota
9 Classes
10 Ordres
18 familles
Korarchaeota
Mal caractérisé
Nanoarchaeota
Mal caractérisé
Thaumarchaeota
Mal caractérisé
Crenarchaeota
Thermoprotei
Euryarchaeota
Archaeoglobi
Halobacteria
Methanobacteria
Methanococci
Methanomicrobia
Methanopyri
Nalohaloarchaea
Thermococci
Thermoplasmata
Korarchaeota
Nanoarchaeota
Thaumarchaeota
Le phylum des Crenarchaeota
Crenarchaeota
Thermoprotei
oAcidilobales
Acidilobaceae
Caldisphaeraceae
oDesulfurococcales
Desulfurococcaceae
Pyrodictiaceae
oFervidicoccales
Fervidicoccaceae
oSulfolobales
Sulfolobaceae
oThermoproteales
Thermofilaceae
Thermoproteaceae
Crenarchaeota
1 Classe
5 Ordres
8 Familles
Crenarchaeota…
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La plupart sont thermophiles ou
hyperthermophiles.
Plusieurs sont acidophiles.
Plusieurs sont dépendantes du soufre.
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Utilisé soit comme accepteur d’électrons
dans la respiration anaérobie.
Utilisé soit comme source d’électrons par les
lithotrophes.
La majorité des Crenarchaeota sont des
anaérobies strictes.
Crenarchaeota…

Se développent dans l’eau
chauffée géothermiquement ou
dans des soils contenant du
soufre élémentaire.
Le genre Thermoproteus
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Coloration Gram négative.
Archéobactéries en forme de bâtonnets
longs et fins qui peuvent être courbés ou
ramifiés.
Anaérobies strictes.
Optimum de température se situe à environ
70 - 97°C.
Optimum de pH entre 2,5 et 6,5.
Thermoacidophiles.
Retrouvées dans des milieux aquatiques chauds riches
en sulfures.
Métabolisme:
 Chimio-organotrophes ou chimiolithotrophes.
 Respiration anaérobie.
Le genre Sulfolobus
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Coloration Gram négative.
Archéobactéries sphériques, irrégulièrement
lobbées.
Aérobies (exception!).
Optimum de température se situe à environ
70 - 80°C.
Optimum de pH entre 2 et 3.
Thermoacidophiles.
Retrouvées dans des sources et sols acides chauds.
Métabolisme:
 Chimio-organotrophes ou chimiolithotrophes.
 L’oxygène est l’accepteur normal d’électrons mais le
fer ferrique peut être utilisé.
Le phylum des Euryarchaeota
Euryarchaeota
Archaeoglobi
o
Archaeoglobales
Archaeoglobaceae
Halobacteria
o
Halobacteriales
Halobacteriaceae
Methanobacteria
o
Methanobacteriales
Methanobacteriaceae
Methanothermaceae
Methanococci
o
Methanococcales
Methanocaldococcaceae
Methanococcaceae
Methanomicrobia
o
Methanocellales
Methanocellaceae
o
Methanomicrobiales
Methanocorpusculaceae
Methanomicrobiaceae
Methanospirillaceae
o
Methanosarcinales
Methanosaetaceae
Methanosarcinaceae
Methermicoccaceae
Methanopyri
o
Methanopyrales
Methanopyraceae
Nanohaloarchaea
Thermococci
o
Thermococcales
Thermococcaceae
Thermoplasmata
o
Thermoplasmatales
Ferroplasmaceae
Picrophilaceae
Thermoplasmataceae
Euryarchaeota
9 Classes
10 Ordres
18 familles

Souvent divisé de façon
informelle en cinq groupes:
 Méthanogènes
 Halobactéries
 Thermoplasmes
 Thermophiles extrêmes
métabolisant S0
 Réductrices de sulfates
Caractéristiques de principaux groupes archéens
Les méthanogènes
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

Archéobactéries en forme de
bâtonnets ou de coques.
Anaérobies strictes.
Plus grand groupe
d’archéobactéries et comprend
5 ordres (Methanobacteriales,
Methanococcales, Methanomicrobiales,
Methanosarcinales et Methanopyrales).
Métabolisme:
 Obtiennent de l’énergie en convertissant CO2, H20,
formiate, méthanol, acétate et autres substances
en méthane ou méthane et CO2.
 Autotrophes s’ils se développent sur H2 et CO2.
Les méthanogènes et l’environnement
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

Vivent dans des environnements anaérobiques et riches
en matière organique.
 i.e., rumen d’animaux, digesteurs de boues
anaérobies, sédiments marins ou d’eaux douces,
marais, sources chaudes, à l’intérieur de protozoaires.
Peuvent produire une quantité importante de méthane.
 Combustible propre et excellente source d’énergie.
 Gaz a effet de serre car il absorbe les radiations
infrarouges.
Peuvent oxyder le fer.
 Contribuent de façon significative à la corrosion du
fer (i.e., tuyaux ou autres objets ensevelis ou
submergés).
Caractéristiques de genres représentatifs des méthanogènes
Les halobactéries (ou halophiles extrêmes)
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Classe des Halobacteria; ordre des
Halobacteriales et famille des
Halobacteriaceae.
Halophiles extrêmes.
 Nécessite au moins 1.5 M NaCl.
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
La paroi se désintègre si [NaCl] < 1.5 M.
Optimal de croissance à 3-4 M NaCl.
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Aérobiques, métabolisme respiratoire, chimioorganotrophes.

Certaines (exceptions) peuvent effectuer la photosynthèse à
l’aide de la bactériorhodopsine.

Grande variété de capacités nutritionnelles.

Généralement mésophiles.
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Se développent dans des marais salants et autres
environnements aquatiques salés.
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Peuvent causer l’altération d’aliments salés (i.e. poissons
salés).
Les thermoplasmes
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
Classe des Thermoplasmata, ordre
des Thermoplasmatales, familles des
Thermoplasmataceae, Picrophilaceae
et Ferroplasmaceae.
Thermoacidophiles.
Ananérobies facultatifs.
Chimio-organotrophes.
Dépourvus de parois cellulaires.
Le genre Thermoplasma
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Se développent dans des rejets de mines de
charbon.
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Optimum de température se situe à environ
55 - 59°C.
Optimum de pH entre 1 et 2.
Morphologie et structure cellulaire:
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La forme change en fonction de la température.
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59°C - filament irrégulier.
À des températures plus basses - sphérique.
Membrane plasmique renforcée par des tétraéthers de diglycérol, des
lipopolysacharides, et des glycoprotéines.
Les thermophiles extrêmes métabolisant le S0
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Clase des Thermococci, ordre des Thermococcales,
famille des Thermococcaceae.
Coloration Gram négative.
Thermophiles obligatoires (70 - 110°C).
Acidophiles ou neutrophiles.
Habitellement anaérobies strictes.
Peuvent réduire le soufre en sulfure (H2S).
Les réductrices de sulfates
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Classe des Archaeoglobi, ordre des Archaeoglobales,
famille des Archaeoglobaceae.
Coloration Gram négative.
Cellules coccoïdes irrégulières.
Thermophiles extrêmes.
Ananérobies.
Métabolisme:
 Peuvent être autotrophes (thiosulfate et H2) ou
hétérotrophes.
 Formation de sulfure (H2S) à partir de thiosulfate et de
sulfate.