Archaea

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Les archées ont d’abord été découvertes dans les environnements extrêmes, comme les sources chaudes volcaniques.

Les archées, ou Archaea (du grec ancien ἀρχαῖος, « originel, primitif »), encore appelées archéobactéries, sont des microorganismes unicellulaires procaryotes, c'est-à-dire des êtres vivants constitués d'une cellule unique qui ne comprend ni noyau ni organites, à l'instar des bactéries. D'apparence souvent semblable à ces dernières, les archées ont longtemps été considérées comme des bactéries extrêmophiles particulières, jusqu'à ce que les recherches phylogénétiques sur les procaryotes, commencées en 1965 [2], aboutissent, avec les travaux de Carl Woese et George E. Fox [3], à la publication en 1977 d'un arbre phylogénétique fondé sur les séquences des gènes d' ARN ribosomique des organismes étudiés, arbre dans lequel les procaryotes étaient scindés en deux domaines distincts, celui des bactéries et celui des archées [4]. Cette vision s'est depuis largement imposée aux microbiologistes [5] mais demeure contestée par certains scientifiques, tel Thomas Cavalier-Smith pour qui les archées, qu'il appelle Archaebacteria, ne sont qu'un embranchement (phylum) des Unibacteria dans le règne des bactéries [6].

Du point de vue de leur génétique, leur biochimie et leur biologie moléculaire, les archées sont des organismes aussi différents des bactéries que des eucaryotes. Les enzymes réalisant la réplication de l'ADN, la transcription de l' ADN en ARN ainsi que la traduction de l' ARN messager en protéines chez les archées sont apparentées à celles des eucaryotes et non à celles des bactéries, de même que la présence d' histones dans le matériel génétique des archées rapproche ces dernières des eucaryotes et les distingue des bactéries. Par ailleurs, les gènes des archées possèdent des introns et leur ARN messager subit des modifications post-transcriptionnelles, ce qui est le cas également chez les eucaryotes mais pas chez les bactéries. Par ailleurs, certaines archées possèdent des voies métaboliques qui n'existent ni chez les bactéries ni chez les eucaryotes, comme la méthanogenèse chez les archées méthanogènes, tandis que les archées dans leur ensemble sont dépourvues d' acide gras synthase, contrairement à la fois aux bactéries et aux eucaryotes : elles font un usage très limité des acides gras, et leur membrane plasmique est constituée essentiellement d' étherlipides, à la différence des bactéries et des eucaryotes. Un autre trait propre aux archées est la présence chez certaines d'entre elles d'une paroi cellulaire constituée de pseudopeptidoglycane, ou pseudomuréine.

Les archées ont longtemps été vues comme des organismes essentiellement extrêmophiles présents notamment dans les sources hydrothermales océaniques, les sources chaudes volcaniques ou encore les lacs salés, mais on en a découvert depuis dans tout une variété de biotopes qui ne sont pas nécessairement extrêmes, tels que le sol, l' eau de mer, des marécages, la flore intestinale et même le nombril humain [7]. Les archées seraient particulièrement nombreuses dans les océans, et celles faisant partie du plancton constitueraient l'un des groupes d'organismes les plus abondants de la Terre. Les archées interviennent par ailleurs de façon non négligeable dans le cycle du carbone et le cycle de l'azote. On ne connaît pas vraiment d'exemple d'archée pathogène ou parasite, mais elles sont souvent mutualistes ou commensales. Les archées méthanogènes de l' intestin humain et des ruminants participent ainsi favorablement à la digestion.

Descriptif

La taille et la forme des archées sont généralement semblables à celles des bactéries, bien que certaines espèces d’archées présentent une forme inhabituelle, comme Haloquadratum walsbyi dont la cellule est plate et carrée. En dépit de ces similitudes visuelles avec les bactéries, les archées s’en distinguent par certains caractères biochimiques, comme la constitution de la membrane cellulaire. De plus, elles présentent des gènes et des voies métaboliques semblables à ceux rencontrés chez les eucaryotes, notamment les enzymes impliquées dans le mécanisme de réplication de l'ADN, la transcription et la traduction. Les archées utilisent une plus grande variété de sources d’énergie que les eucaryotes : composé organique comme les sucres, l’ ammoniac, les ions métalliques et même l’ hydrogène gazeux comme nutriments. Les Halobacteria utilisent la lumière solaire comme source d’énergie, et certaines espèces d’archées peuvent fixer le carbone, cependant, à l’inverse des plantes et des cyanobactéries, il n’y a pas d’espèces d’archées connues capables de réaliser ces deux phénomènes. Les archées se reproduisent de manière asexuée et se divisent par fission binaire, fragmentation ou bourgeonnement. Par opposition aux bactéries et aux eucaryotes, aucune espèce d’archées identifiée à ce jour n’est capable de former des spores.

Les archées sont extrêmement diversifiées. Certaines sont connues pour leur capacité à vivre dans des conditions extrêmes et occupent des niches écologiques qu'elles sont souvent seules à occuper (pH proche de 0, température supérieure à 100 °C, salinité élevée par exemple), mais il existe beaucoup d’archées vivant dans des biotopes plus courants et très variés comme le sol, les lacs, la mer ou l’intestin des animaux. Elles contribueraient jusqu'à 20 % du total de la biomasse [8]. Ces procaryotes sont maintenant ainsi reconnus comme une part majeure du vivant sur Terre, ils peuvent jouer un rôle dans le cycle du carbone et le cycle de l'azote. Il n’y a pas d’exemple clairement reconnu d’archées pathogènes ou parasites, mais il existe des espèces mutualistes ou commensales. Par exemple, les archées méthanogènes du tractus intestinal de l’homme et des ruminants participent à la digestion des aliments. Les archées ont également une importance en technologie, avec par exemple l’utilisation des méthanogènes pour produire des biogaz ou leur participation au traitement des eaux usées. Par ailleurs, les enzymes des archées extrêmophiles, résistantes aux températures élevées et aux solvants organiques, sont exploitées en biotechnologie.

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