Archée : qu'est-ce que c'est ?

Les archées (Archaea) sont un groupe d'organismes unicellulaires procaryotes, ce qui signifie qu'elles n'ont pas de noyau délimité par une membrane, comme c'est le cas pour les cellules eucaryotes (animales, végétales et fongiques). Leur taille varie entre 0,1 et 15 micronsmicrons. Elles ont longtemps été classées avec les bactéries en raison de leur morphologie similaire, et groupées derrière le vocable archéobactéries -- préfixe donné par Carl Woese en 1977, qui vient de ce qu'on les a initialement considérées comme des formes de vie ancestrales -- mais des études génétiques ont révélé qu'elles constituent un groupe distinct et ancien de la vie sur Terre. 

Les analyses génétiques et les méthodes de classification de la phylogénétiquephylogénétique ont conduit à les séparer des bactéries, les archées étant aussi différentes d'elles que des eucaryotes (plantes et animaux notamment). Depuis la création de ce groupe, l'ensemble des organismes vivants se divise en trois : les archées, les bactéries et les eucaryotes.

Les différents types d'archées : des organismes extrêmophiles mais pas seulement

Les archées sont divisées en plusieurs groupes taxonomiques, qui reflètent leur diversité génétique et métabolique. Une étude publiée dans la revue Nature en 2015 a utilisé des techniques de séquençage génétique pour estimer la contribution des archées à la biomasse microbienne dans les océans. Les résultats ont montré que les archées représentaient environ 20 % de la biomassebiomasse microbienne totale dans les eaux de surface et jusqu'à 40 % de la biomasse microbienne totale dans les eaux profondes.

Les principaux groupes d'archées comprennent les Euryarchaeota, les Crenarchaeota, les Thaumarchaeota, les Asgardarchaeota et les Nanoarchaeota. Chacun de ces groupes a des caractéristiques uniques et joue un rôle important dans les écosystèmesécosystèmes où ils vivent.

• Les Euryarchaeota sont un groupe diversifié d'archées qui comprennent des organismes méthanogènes, halophileshalophiles et thermophiles. Les méthanogènes sont des archées qui produisent du méthane à partir de substratssubstrats organiques tels que le dioxyde de carbonedioxyde de carbone et l'hydrogènehydrogène. Les halophiles sont des archées qui vivent dans des environnements salins, tels que les lacs salés et les marais salants. Les thermophiles sont des archées qui vivent dans des environnements chauds, tels que les sources chaudes et les fumeurs noirs.
• Les Crenarchaeota sont un groupe d'archées qui comprennent principalement des organismes thermophiles et hyperthermophiles. Certaines Crenarchaeota sont également capables de fixer le dioxyde de carbone pour produire de la matière organique. Les Crenarchaeota sont souvent associées aux environnements extrêmes, tels que les sources chaudessources chaudes acidesacides et les fumeurs noirsfumeurs noirs.
• Les Thaumarchaeota sont un groupe d'archées qui comprennent principalement des organismes chimioautotropheschimioautotrophes qui oxydent l'ammoniacammoniac en nitrite. Les Thaumarchaeota sont souvent présentes dans les sols et les eaux océaniques, où elles jouent un rôle important dans le cycle de l'azotecycle de l'azote.
• Les Asgardarchaeota sont un groupe récemment découvert d'archées qui comprennent des organismes qui vivent dans les sédimentssédiments marins et les sources hydrothermalessources hydrothermales. Les Asgardarchaeota sont intéressantes car elles partagent certaines caractéristiques génétiques avec les eucaryotes, ce qui suggère que les eucaryotes pourraient avoir évolué à partir d'un ancêtre archéenarchéen.
• Les Nanoarchaeota sont un groupe d'archées de petite taille qui vivent en symbiose avec d'autres archées. Les Nanoarchaeota sont souvent associées aux environnements chauds et acides, tels que les sources chaudes et les solfataressolfatares.

Les archées ont d’abord été découverts dans les environnements extrêmes, comme les sources chaudes volcaniques. Photo : image aérienne de Grand Prismatic Spring dans le parc national de Yellowstone, États-Unis. © Carsten Steger, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Habitat des archées : des environnements les plus hostiles aux plus communs

Les archées sont présentes dans une grande variété d'environnements sur Terre, allant des habitats extrêmes aux écosystèmes plus communs tels que les sols et les eaux océaniques, dans les sources chaudes et les environnements extrêmes tels que les déserts salés, les lacs acideslacs acides et les sources hydrothermales profondes. Les archées sont souvent associées aux environnements extrêmes, mais elles sont également présentes dans les écosystèmes plus courants où elles jouent un rôle important dans les cycles biogéochimiques. Certaines archées sont capables de survivre et de se développer dans des conditions extrêmes de température, de pH et de salinitésalinité, ce qui les rend uniques parmi les organismes vivants.

• Sources chaudes : les archées sont souvent associées aux sources chaudes, où elles peuvent survivre et se développer à des températures élevées allant jusqu'à 122 °C. Les sources chaudes acides et alcalinesalcalines sont des habitats courants pour les archées.
• Environnements salins : les archées sont souvent présentes dans les environnements salins tels que les lacs salés, les marais salants et les eaux saumâtressaumâtres. certaines archées peuvent même survivre dans des environnements hypersalins, où la concentration en sel est supérieure à celle de la mer Morte.
• Sols : les archées sont présentes dans les sols du monde entier, où elles jouent un rôle important dans la décomposition de la matièrematière organique et la production de nutrimentsnutriments pour les plantes.
• Eaux océaniques : les archées sont présentes dans les eaux océaniques, où elles jouent un rôle important dans le cycle du carbonecycle du carbone et de l'azote. Certaines archées peuvent même survivre dans les profondeurs océaniques, où la pressionpression est extrêmement élevée.
• Environnements extrêmes : les archées sont capables de survivre dans des environnements extrêmes tels que les déserts, les glaciers, les mines et les zones polluées. Certaines archées peuvent même survivre dans des environnements radioactifs.

Les archées halophiles, du groupe des Euryarchaeota, ne peuvent survivre que dans les milieux salins. Ici, vue aérienne du lac Rose au Sénégal. © 2rogan, Adobe Stock

Rôles des archées

Les archées ont de nombreuses fonctions importantes dans les écosystèmes, notamment dans le cycle du carbone et de l'azote, la dégradation des polluants, la production de biocarburantsbiocarburants et l'étude de la vie extraterrestre. Elles jouent un rôle clé dans la décomposition de la matière organique et la production de méthane. Certaines d'entre elles sont également capables de fixer l'azote atmosphérique, ce qui les rend importantes pour la fertilité des sols. Elles ont aussi un rôle important dans les écosystèmes et ont une grande valeur scientifique et pratique.

Voici quelques-unes des fonctions importantes des archées :

• Cycle du carbone : les archées jouent un rôle clé dans le cycle du carbone en décomposant la matière organique et en produisant du méthane, un gaz à effet de serregaz à effet de serre important. Certaines archées peuvent également fixer le dioxyde de carbone pour produire de la matière organique, contribuant ainsi à la production primaire dans les écosystèmes.
• Cycle de l'azote : les archées jouent un rôle important dans le cycle de l'azote en convertissant l'ammoniac en nitrite et en nitrate, des nutriments importants pour les plantes. Certaines archées peuvent également fixer l'azote atmosphérique, contribuant ainsi à la fertilité des sols.
• Dégradation des polluants : les archées peuvent dégrader une variété de polluants, y compris les hydrocarbureshydrocarbures, les métauxmétaux lourds et les composés organiques volatilscomposés organiques volatils. Cette capacité est importante pour la biorémédiation des sols et des eaux contaminés.
• Production de biocarburants : certaines archées peuvent produire du méthane ou de l'hydrogène à partir de la matière organique, ce qui en fait des candidats potentiels pour la production de biocarburants renouvelables.
• Modèles pour l'étude de la vie extraterrestre : les archées sont capables de survivre dans des conditions extrêmes, ce qui en fait des modèles intéressants pour l'étude de la vie extraterrestre. Les archées peuvent aider les scientifiques à comprendre comment la vie pourrait exister sur d'autres planètes et dans d'autres environnements extrêmes.

Fonctionnement des archées

Les archées ont un fonctionnement cellulaire unique qui les distingue des bactéries et des eucaryotes. Elles ont une membrane cellulairemembrane cellulaire unique, un métabolismemétabolisme diversifié, une machinerie de réplicationréplication de l'ADNADN similaire à celle des eucaryotes, un processus de transcriptiontranscription et de traduction similaire à celui des bactéries et une reproduction par fissionfission binairebinaire ou bourgeonnement.

Voici quelques-unes des caractéristiques clés du fonctionnement des archées :

Membrane cellulaire : les archées ont une membrane cellulaire unique composée de lipideslipides isoprénoïdesisoprénoïdes qui sont liés à des moléculesmolécules de glycérolglycérol par des liaisons étheréther. Cette structure de membrane est différente de celle des bactéries et des eucaryotes, qui ont des membranes composées de phospholipidesphospholipides. La membrane des archées est également résistante aux conditions extrêmes, ce qui leur permet de survivre dans des environnements hostiles.

Métabolisme : les archées ont un métabolisme diversifié, qui peut être aérobieaérobie ou anaérobie, hétérotrophehétérotrophe ou autotrophe. Certaines archées utilisent des composés inorganiques tels que le soufresoufre, le ferfer ou l'ammoniac pour produire de l'énergieénergie, tandis que d'autres utilisent des composés organiques tels que le méthane ou le glucoseglucose. Certaines archées peuvent également fixer le dioxyde de carbone pour produire de la matière organique.

Réplication de l'ADN : les archées ont une machinerie de réplication de l'ADN unique qui est similaire à celle des eucaryotes. Les archées ont des enzymesenzymes de réplication de l'ADN semblables à celles des eucaryotes, telles que la polymérasepolymérase ADN dépendante de l'ADN et la primase. Cependant, les archées ont également des enzymes de réplication de l'ADN qui sont uniques à leur groupe, telles que la polymérase ADN dépendante de l'ARNARN.

Transcription et traduction : les archées ont un processus de transcription et de traduction unique qui est similaire à celui des bactéries. Les archées utilisent des ARN messagersARN messagers pour synthétiser des protéinesprotéines à partir d'acides aminésacides aminés. Cependant, les archées ont également des caractéristiques uniques, telles que la présence d'intronsintrons dans certains gènesgènes et l'utilisation de codonscodons d'arrêt uniques.

Reproduction : les archées se reproduisent par fission binaire, comme les bactéries. Cependant, certaines archées peuvent également se reproduire par bourgeonnement ou par transfert de matériel génétiquematériel génétique entre cellules.

Champ lexical : archéobactérie | archa