Les archéobactéries ou archées ou archaea (du grec archaios, ancien et backterion, bâton) constituent un taxon du vivant caractérisé par des cellules sans noyau et se distinguant des eubactéries par certains caractères biochimiques, comme la constitution de la membrane cellulaire ou le mécanisme de réplication de l'ADN.

Au début, les archées furent considérées comme faisant partie des procaryotes (voir les cinq règnes du vivant). Les analyses plus détaillées ont montré que les archées étaient aussi différentes des eubactéries que celles-ci des eucaryotes, ce qui donne la classification en trois règnes du vivant.

Les Archaea ont été identifiés en 1977 grâce aux travaux de biologie moléculaire de Carl Woese (professeur à l'Université de l'Illinois à Urbana, États-Unis) et George Fox. En étudiant les séquences de l’ARN ribosomal, ils ont séparés les Archaea des autres Procaryotes (Bacteria).

Les Archaea sont extrêmement diversifiées. Certaines sont connues par 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.

Sommaire

1 La position des Archaea dans l'arbre du vivant
2 Les grandes divisions chez les Archaea
3 En quoi les archéobactéries se différencient-elles des eubactéries et des eucaryotes ?
4 Diversité des Archaea, Habitat
5 Voir aussi

[modifier] La position des Archaea dans l'arbre du vivant

Bien qu'on n'en connaisse pas de fossiles, la phylogénie laisse penser que les archéobactéries existent depuis 3,5 milliards d'années. De petite taille et de forme simple, les procaryotes ont évolué sur des très longues périodes et constituent un groupe extrêmement varié. Leurs interactions avec l'environnement sont si diverses qu'ils jouent un rôle crucial dans tous les cycles de la biosphère terrestre.

Ces organismes ont longtemps été regroupés sous le terme générique de procaryotes, avec les bactéries. Pour les différencier, les microbiologistes avaient élaboré un système de comparaison et de classification fondé sur de petites différences visibles au microscope, ainsi que sur des différences physiologiques (capacité à se développer sur un certain milieu par exemple).

Dès qu'il s'est agi d'élucider les relations généalogiques entre les différents procaryotes, les biologistes ont dû se rendre à l'évidence : les différences nutritionnelles et phénotypiques ne permettraient pas de classer correctement les différents organismes. Au cours des années 1970, les biologistes ont pris conscience de l'existence irremplaçable d'information, au cœur même des cellules des êtres vivants, permettant de déterminer la phylogénie. Le gène identifié dans une cellule est le variant d'un gène qui a existé il y a de très nombreuses années. La comparaison gène à gène entre deux organismes permet donc de mesurer le temps écoulé depuis la divergence à partir de l'ancêtre commun.

Carl Woese a réalisé que l'Acide ribonucléique ribosomique (une des molécules contenues dans la cellule) des organismes qu'il étudiait permettait de mettre en évidence l'existence de deux groupes clairement séparés : les bactéries et les archéobactéries. En réalité, Woese s'est également rendu compte que les ARNr des archéobactéries étaient en fait aussi différents des ARNr des bactéries que de celui des eucaryotes. Il en a conclu qu'il ne fallait plus uniquement séparer en deux grands groupes le monde du vivant, en fonction de la présence ou de l'absence d'un noyau, mais plutôt en trois domaines primitifs : les bactéries, les archéobactéries et les eucaryotes.

Aujourd'hui, de nombreuses études ont confirmé le caractère monophylétique de ce groupe. Ces microorganismes ressemblent par leur forme aux bactéries, mais d'un point de vue moléculaire, si certains de leurs traits les rapprochent des bactéries, d'autres les rapprochent plutôt des eucaryotes. Il n'est donc pas possible de voir les archéobactéries comme étant des ancêtres des bactéries.

[modifier] Les grandes divisions chez les Archaea

Sur la base de critères uniquement métaboliques, les archées ont été divisées en trois grands groupes :

La phylogénie, basée sur les comparaisons génétiques, principalement de l'ARNr 16S (un constituant des ribosomes), a permis de classer actuellement les Archaea en quatre phyla :

[modifier] En quoi les archéobactéries se différencient-elles des eubactéries et des eucaryotes ?

Les différences concernent :

la structure et de la chimie des parois cellulaires, atypiques (absence de peptidoglycane classique chez les bactéries)
la structure lipidique de leur membrane : les lipides des archéobactéries consistent en de longues chaînes d'alcool isopréniques attachées au glycérol par des liaisons éther - alors que les autres organismes fabriquent les lipides de leurs membranes en assemblant deux chaînes d'acides gras avec une molécule de glycérol par l'intermédiaire d'une liaison ester
leur métabolisme (méthanogènes...)
la présence d'ARN polymérases inhabituelles, beaucoup plus complexe que les ARN-polymérase des bactéries, et étonnamment proches de celles des eucaryotes (Wolfram Zillig).
un chromosome circulaire de type bactérien mais comportant des gènes en mosaique similaires a ceux des eucaryotes.

[modifier] Diversité des Archaea, Habitat

Image:Methylococcus capsulatus.png

Les Archaea sont très diverses, aussi bien d'un point de vue morphologique que physiologique. Ce sont des êtres unicellulaires avec une taille variant entre 0,1 et 15 µm, mais certains se développent pour former des filaments ou des agrégats(filaments jusqu'à 200 µm). Elles peuvent être sphériques (coques), spirales, en forme de bâtonnet, rectangulaires...

Elles font preuve d'une grande diversité de modes de reproduction, par fission binaire, bourgeonnement ou fragmentation.

D'un point de vue nutritionnel, elles se répartissent en de très nombreux groupes, depuis les chimiolithoautotrophes (tirant leur énergie de gradients chimiques d'origine non biologique) aux organotrophes.

D'un point de vue physiologique, elles peuvent être aérobies, anaérobies facultatives ou strictement anaérobies.

Certaines préfèrent des températures moyennes (mésophiles), beaucoup préfèrent des températures très élevées (hyperthermophiles).
En milieu anaérobie, hypersalin, certaines se développent aussi dans des milieux froids (aquatique et terrestre).

Les archéobactéries se développent souvent dans des niches extrêmes, où les conditions de vie sont très difficiles ou impossibles pour la plupart des autres organismes. Certaines espèces sont hyperthermophiles (trouvées dans des environements extrêmement chaud), d'autres sont trouvées dans des habitats froids, salins (forte concentration en sel jusqu'à 30%), alcalins ou acides.
Pyrococcus, Methanopyrus, Thermococcus, Sulfolobus, Pyrodictium sont des Archées hyperthermophiles isolées de sources chaudes, de geysers, de mares bouillantes ou de fluides hydrothermales au niveau de fumeur en mer profonde (les fluides hydrothermaux y émergent des chambres magmatiques à des températures allant de 200 à 350 °C). Pyrolobus fumarii est capable de se multiplier jusqu'à 113 °C. Pyrobaculum provient de réservoirs profonds de pétrole chaud. Les Sulfolobus sont acidophiles.

Les membres de l'ordre des Halobacteriales (Halobacterium, Halococcus, Halorubrum, Natrinema, Natronococus...) vivent dans des milieux à forte concentration en sel (littoral marin, marais salants, Mer Morte, Grand Lac Salé de l’Utah, Lac Magadi au Kenya). Elles ont souvent une pigmentation rouge à jaune à cause des caroténoïdes et sont responsable de la coloration de certains lacs (Lac Magadi au Kenya par exemple).

Cependant, il existe des Archées mésophiles vivant dans des marais, les eaux usées, le sol, les sédiments (Methanobacterium, Methanosarcina, Methanogenium...). Les Archeae méthanogène (productrices de méthane) des marais sont responsable des gaz des marais (Poitevin par exemple). Beaucoup d’Archée méthanogène sont recontrés dans le tube digestif des ruminants (Methanomicrobium, Methanosarcina), des termites ou des humains.

Bien qu’un grand nombre d’Archaea ne sont aujourd’hui pas cultivable en laboratoire, de nombreuses espèces peuvent être cultivées en utilisant des milieux de culture adaptée, et en reproduisant au mieux les conditions environnementales de leurs habitats naturels.