Biologie de l'extrême
Définition de la vie ,source la NASA :
Vie : système chimique auto-entretenu capable d'évolution darwinienne.
En 1969, Thomas Brock a montré par ses travaux que des micro-organismes peuvent vivre à des températures avoisinant et même dépassant 100 C. Ces bactéries thermophiles prolifèrent au voisinage des sources chaudes terrestres et sous-marines. Yves Fouquet, géologue à l'IFREMER, décrit les phénomènes tectoniques à l'origine des sources hydrothermales. Celles-ci sont très nombreuses en Islande du fait de l'activité volcanique de l'île et le docteur Jacob Kristjansson en étudie la microfaune. Daniel Prieur, microbiologiste au CNRS à la station biologique de Roscoff (Finistère), relate la mission Microsmoke (novembre et décembre 1995) qui a pu atteindre les fosses les plus profondes de l'Océan Atlantique (Fosse aux Serpents à 3500 m au-dessous du niveau de la mer) grâce au Nautile, engin d'exploration de l'IFREMER. Les sources chaudes sous-marines forment progressivement des cheminées poreuses à l'intérieur desquelles se développent les bactéries thermophiles. Grâce aux bras télécommandés du Nautile, les scientifiques peuvent prélever des échantillons de fluide hydrothermal et des morceaux de cheminées qui sont ensuite analysés en laboratoire. Les chercheurs ont ainsi constaté que ces micro-organismes ont développé des structures moléculaires très particulières pour leurs protéines et leurs acides nucléiques afin de résister aux pressions et températures élevées de leur environnement, ainsi que l'explique Patrick Forterre, microbiologiste à l'Université d'Orsay. Les bactéries thermophiles sont peut-être une des premières formes de vie apparues sur terre et leur résistance exceptionnelle permet aux chercheurs d'explorer les conditions extrêmes pour lesquelles la vie est encore possible.
Strain 121: 240 bars , 400°C (source hydrothermale de l'océan)
Cryptoendoliths: -100°C (Antarctique)
Deinococus radiodurans: 5 million de rad (1000 rad sont mortelles pour nous)
En 1956, Arthur Anderson expose de la viande à un rayonnement de 4000 grays (1000 grays sont censés tuer toute bactérie).
Or, quelques semaines plus tard, la viande est contaminée par Deinococus radiodurans (qui signifie: ""baie étrange qui supporte les radiations").
A noter aussi, elle résiste à -45°C, la chaleur et les antibactériens.
Son astuce est la régénération de son ADN. Elle possède plusieurs copies de ses gènes (d'autres bactéries font de même) mais elle possède aussi un processus de réparation unique.
Une telle bactérie pourrait très bien trouver des applications en médecine, dépollution de milieu extrême, voir même être génétiquement modifiée, pour rendre l'atmosphère respirable sur Mars.
Escherichia coli: 1000g (en centrifugeuse)
Bacillus subtilis: 6 ans dans le vide (retrouvé par la NASA sur un satellite) et pH=12.9
oui, pour B.subtilis, la durée de vie dans le vide est quasiement inifini car cette éspèce sporule(produit des spores) qui sont un concentré de substance juste nécéssaire au "réveil" de la bactérie lorsque les conditions deviennent pour elles acceptable.donc on peut ainsi dire que ces bactérie sporulante sont "immmortelles".il n'y a bien sûre pas que B.subtlis qui produit des spores.
Thiobacillus: pH=0 (lac acide du Groenland)
Bacillus infernus: 3.2 km sous terre, 11 km sous terre (1100 bars)
Haloarcula: salinité 300g/L (mer morte)
Impressionnant non?
A noter que la théorie de la panspermie est possible car on peut facilement imaginer une bactérie (ou autre) pouvant voyager dans l'espace et résister à une entrée atmosphérique...
Vie : système chimique auto-entretenu capable d'évolution darwinienne.
En 1969, Thomas Brock a montré par ses travaux que des micro-organismes peuvent vivre à des températures avoisinant et même dépassant 100 C. Ces bactéries thermophiles prolifèrent au voisinage des sources chaudes terrestres et sous-marines. Yves Fouquet, géologue à l'IFREMER, décrit les phénomènes tectoniques à l'origine des sources hydrothermales. Celles-ci sont très nombreuses en Islande du fait de l'activité volcanique de l'île et le docteur Jacob Kristjansson en étudie la microfaune. Daniel Prieur, microbiologiste au CNRS à la station biologique de Roscoff (Finistère), relate la mission Microsmoke (novembre et décembre 1995) qui a pu atteindre les fosses les plus profondes de l'Océan Atlantique (Fosse aux Serpents à 3500 m au-dessous du niveau de la mer) grâce au Nautile, engin d'exploration de l'IFREMER. Les sources chaudes sous-marines forment progressivement des cheminées poreuses à l'intérieur desquelles se développent les bactéries thermophiles. Grâce aux bras télécommandés du Nautile, les scientifiques peuvent prélever des échantillons de fluide hydrothermal et des morceaux de cheminées qui sont ensuite analysés en laboratoire. Les chercheurs ont ainsi constaté que ces micro-organismes ont développé des structures moléculaires très particulières pour leurs protéines et leurs acides nucléiques afin de résister aux pressions et températures élevées de leur environnement, ainsi que l'explique Patrick Forterre, microbiologiste à l'Université d'Orsay. Les bactéries thermophiles sont peut-être une des premières formes de vie apparues sur terre et leur résistance exceptionnelle permet aux chercheurs d'explorer les conditions extrêmes pour lesquelles la vie est encore possible.
Strain 121: 240 bars , 400°C (source hydrothermale de l'océan)
Cryptoendoliths: -100°C (Antarctique)
Deinococus radiodurans: 5 million de rad (1000 rad sont mortelles pour nous)
En 1956, Arthur Anderson expose de la viande à un rayonnement de 4000 grays (1000 grays sont censés tuer toute bactérie).
Or, quelques semaines plus tard, la viande est contaminée par Deinococus radiodurans (qui signifie: ""baie étrange qui supporte les radiations").
A noter aussi, elle résiste à -45°C, la chaleur et les antibactériens.
Son astuce est la régénération de son ADN. Elle possède plusieurs copies de ses gènes (d'autres bactéries font de même) mais elle possède aussi un processus de réparation unique.
Une telle bactérie pourrait très bien trouver des applications en médecine, dépollution de milieu extrême, voir même être génétiquement modifiée, pour rendre l'atmosphère respirable sur Mars.
Escherichia coli: 1000g (en centrifugeuse)
Bacillus subtilis: 6 ans dans le vide (retrouvé par la NASA sur un satellite) et pH=12.9
oui, pour B.subtilis, la durée de vie dans le vide est quasiement inifini car cette éspèce sporule(produit des spores) qui sont un concentré de substance juste nécéssaire au "réveil" de la bactérie lorsque les conditions deviennent pour elles acceptable.donc on peut ainsi dire que ces bactérie sporulante sont "immmortelles".il n'y a bien sûre pas que B.subtlis qui produit des spores.
Thiobacillus: pH=0 (lac acide du Groenland)
Bacillus infernus: 3.2 km sous terre, 11 km sous terre (1100 bars)
Haloarcula: salinité 300g/L (mer morte)
Impressionnant non?
A noter que la théorie de la panspermie est possible car on peut facilement imaginer une bactérie (ou autre) pouvant voyager dans l'espace et résister à une entrée atmosphérique...
On les imagine fragiles.
À tort. Grâce à des mécanismes d’adaptation plutôt surprenants, certaines bactéries sont en effet capables de survivre dans des conditions extrêmes, fatales pour la plupart des êtres vivants. Une véritable leçon de vie.
Streptococcus en chaînette. Cette bactérie a été isolée par Louis Pasteur entre 1878 et 1880. Les streptocoques sont classés selon 20 groupes différents. Parmi les plus virulents, on trouve les agents responsables de l'angine rouge et de la scarlatine. © Institut Pasteur
Il y en a 40 millions dans un gramme de sol et un million dans un millilitre d’eau douce. Certaines sont des microbes qui provoquent des maladies, mais d'autres sont très utiles à l’homme, pour l’aider à digérer ou fabriquer des aliments. Les bactéries, ces minuscules êtres vivants faits d’une seule cellule dépourvue de noyau, sont présentes partout, même là où on s’y attend le moins. Malgré leur petite taille, de l’ordre du micromètre (10-6 m), certaines sont en effet capables de résister dans des environnements hostiles, voire fatals à n'importe quel autre organisme biologique. Chaleur étouffante, froid glacial, eaux saturées de sel ou d’acide, obscurité totale : ces aventurières de l’extrême survivent aux conditions les plus terribles.
Preuve en est la découverte de bactéries vivant à moins de 0 °C, dans le sol du grand nord canadien, l’un des lieux les plus désolés de la planète, où aucune plante n’a poussé depuis des millions d’années. À l’inverse, dans les fonds océaniques situés à plus de 2 000 m de profondeur, à proximité de sources d’eau chaude, des "cousines" des bactéries, appelées "archées", parviennent à supporter des températures atteignant 110 °C. Autant dire que ces microorganismes, dits "extrêmophiles", accumulent les records.
À voir la vie occuper les lieux les plus insolites, on se demande toutefois comment c'est possible. Non, les bactéries ne sont pas dotées de supers pouvoirs, en revanche, elles sont le produit de la sélection naturelle. À mesure que leur environnement évoluait, celles qui ont développé de nouveaux mécanismes biologiques, se sont adaptées aux différentes contraintes, ont survécu et se sont développées.
Sur Terre, la "recette" de la vie est bien connue, et s'entretient selon un cycle vertueux. Les plantes ont besoin de la lumière du Soleil, de dioxyde de carbone, d’oxygène et de minéraux divers pour élaborer leurs composés organiques (sucres, protéines, graisses…). Les animaux, en mangeant les plantes, ou d'autres animaux, ingèrent ces composés pour leurs propres besoins…! Quand un animal meurt, il se décompose en minéraux et en dioxyde de carbone, et le cycle recommence.
Cellule d'Acidianus convivator. Cette bactérie vit à proximité des sources d'eau chaude. Photo réalisée en microscopie électronique. © Tamara Basta/Institut Pasteur
Sur Terre, la "recette" de la vie est bien connue, et s'entretient selon un cycle vertueux. Les plantes ont besoin de la lumière du Soleil, de dioxyde de carbone, d’oxygène et de minéraux divers pour élaborer leurs composés organiques (sucres, protéines, graisses…). Les animaux, en mangeant les plantes, ou d'autres animaux, ingèrent ces composés pour leurs propres besoins…! Quand un animal meurt, il se décompose en minéraux et en dioxyde de carbone, et le cycle recommence.
Mais qu’en est-il des bactéries découvertes dans des lieux où n'existe aucun de ces ingrédients ? La réponse varie selon les espèces. Certaines se mettent en hibernation, en attendant que la situation extérieure s’améliore. Elles peuvent rester ainsi plusieurs centaines d’années à attendre un semblant de printemps ! D’autres produisent leur matière organique en tirant leur énergie de composés originaux. Par exemple, certains microorganismes respirent des composés soufrés à la place de l’oxygène, comme c’est le cas avec l’espèce sulfolobus qui se développe dans les fonds sous-marins d’îles volcaniques de la Méditerranée.
Et face aux aléas du climat ? Dans le cas de très basses températures, les bactéries observées sont celles capables de synthétiser des substances jouant le rôle d’antigel, qui empêchent la formation de cristaux de glace à l’intérieur de la cellule. D'autres ont développé un moyen ingénieux de résister aux très hautes températures. En effet, une trop forte chaleur entraîne généralement la destruction des protéines, ces molécules responsables de la totalité des activités cellulaires. Plutôt ennuyeux, comme perte ! Mais ces protéines résultent de la mise bout à bout, en une longue chaîne qui se replie dans l’espace, de quelques dizaines à quelques centaines de maillons appelés "acides aminés". La "stratégie" la plus commune pour éviter leur destruction consiste à renforcer l’interaction des maillons entre eux, comme s’ils étaient fortement aimantés. Il fallait y penser…
Des évolutions adaptatives de ce type, il en existe autant que de bactéries et d'environnements différents. Mais la plus impressionnante reste sans aucun doute celle qui consiste à "ressusciter". Les chercheurs s'en sont rendu compte tout à fait par hasard. La bactérie dont il est question, nommée Deinococcus radiodurans, survit dans des boîtes soumises à des rayonnements radioactifs aussi puissants que ceux que l’on observe en plein cœur des centrales nucléaires. Pourtant, on sait que le rayonnement peut altérer l'ADN, cette molécule que l’on retrouve dans chaque cellule, et qui contient toutes les informations susceptibles de faire vivre un organisme vivant. Or justement, cette bactérie est capable de réparer son ADN ; mieux encore : elle parvient à le reconstituer en une journée seulement et sans erreurs. Elle peut donc à nouveau "fabriquer" des protéines, comme si rien ne s'était passé. Ainsi, elle vit après avoir été considérée comme "cliniquement morte".
Les chercheurs utilisent aujourd’hui ces microorganismes pour tenter de comprendre l’origine de la vie sur Terre. Car c’est vraisemblablement dans un environnement extrême que la vie est apparue, alors même que l'atmosphère primitive de l'époque, sans oxygène et sans ozone, laissait passer les rayons ultraviolets du Soleil, toxiques pour les cellules.
Streptococcus en chaînette. Cette bactérie a été isolée par Louis Pasteur entre 1878 et 1880. Les streptocoques sont classés selon 20 groupes différents. Parmi les plus virulents, on trouve les agents responsables de l'angine rouge et de la scarlatine. © Institut PasteurIl y en a 40 millions dans un gramme de sol et un million dans un millilitre d’eau douce. Certaines sont des microbes qui provoquent des maladies, mais d'autres sont très utiles à l’homme, pour l’aider à digérer ou fabriquer des aliments. Les bactéries, ces minuscules êtres vivants faits d’une seule cellule dépourvue de noyau, sont présentes partout, même là où on s’y attend le moins. Malgré leur petite taille, de l’ordre du micromètre (10-6 m), certaines sont en effet capables de résister dans des environnements hostiles, voire fatals à n'importe quel autre organisme biologique. Chaleur étouffante, froid glacial, eaux saturées de sel ou d’acide, obscurité totale : ces aventurières de l’extrême survivent aux conditions les plus terribles.
Preuve en est la découverte de bactéries vivant à moins de 0 °C, dans le sol du grand nord canadien, l’un des lieux les plus désolés de la planète, où aucune plante n’a poussé depuis des millions d’années. À l’inverse, dans les fonds océaniques situés à plus de 2 000 m de profondeur, à proximité de sources d’eau chaude, des "cousines" des bactéries, appelées "archées", parviennent à supporter des températures atteignant 110 °C. Autant dire que ces microorganismes, dits "extrêmophiles", accumulent les records.
À voir la vie occuper les lieux les plus insolites, on se demande toutefois comment c'est possible. Non, les bactéries ne sont pas dotées de supers pouvoirs, en revanche, elles sont le produit de la sélection naturelle. À mesure que leur environnement évoluait, celles qui ont développé de nouveaux mécanismes biologiques, se sont adaptées aux différentes contraintes, ont survécu et se sont développées.
Sur Terre, la "recette" de la vie est bien connue, et s'entretient selon un cycle vertueux. Les plantes ont besoin de la lumière du Soleil, de dioxyde de carbone, d’oxygène et de minéraux divers pour élaborer leurs composés organiques (sucres, protéines, graisses…). Les animaux, en mangeant les plantes, ou d'autres animaux, ingèrent ces composés pour leurs propres besoins…! Quand un animal meurt, il se décompose en minéraux et en dioxyde de carbone, et le cycle recommence.
Cellule d'Acidianus convivator. Cette bactérie vit à proximité des sources d'eau chaude. Photo réalisée en microscopie électronique. © Tamara Basta/Institut PasteurSur Terre, la "recette" de la vie est bien connue, et s'entretient selon un cycle vertueux. Les plantes ont besoin de la lumière du Soleil, de dioxyde de carbone, d’oxygène et de minéraux divers pour élaborer leurs composés organiques (sucres, protéines, graisses…). Les animaux, en mangeant les plantes, ou d'autres animaux, ingèrent ces composés pour leurs propres besoins…! Quand un animal meurt, il se décompose en minéraux et en dioxyde de carbone, et le cycle recommence.
Mais qu’en est-il des bactéries découvertes dans des lieux où n'existe aucun de ces ingrédients ? La réponse varie selon les espèces. Certaines se mettent en hibernation, en attendant que la situation extérieure s’améliore. Elles peuvent rester ainsi plusieurs centaines d’années à attendre un semblant de printemps ! D’autres produisent leur matière organique en tirant leur énergie de composés originaux. Par exemple, certains microorganismes respirent des composés soufrés à la place de l’oxygène, comme c’est le cas avec l’espèce sulfolobus qui se développe dans les fonds sous-marins d’îles volcaniques de la Méditerranée.
Et face aux aléas du climat ? Dans le cas de très basses températures, les bactéries observées sont celles capables de synthétiser des substances jouant le rôle d’antigel, qui empêchent la formation de cristaux de glace à l’intérieur de la cellule. D'autres ont développé un moyen ingénieux de résister aux très hautes températures. En effet, une trop forte chaleur entraîne généralement la destruction des protéines, ces molécules responsables de la totalité des activités cellulaires. Plutôt ennuyeux, comme perte ! Mais ces protéines résultent de la mise bout à bout, en une longue chaîne qui se replie dans l’espace, de quelques dizaines à quelques centaines de maillons appelés "acides aminés". La "stratégie" la plus commune pour éviter leur destruction consiste à renforcer l’interaction des maillons entre eux, comme s’ils étaient fortement aimantés. Il fallait y penser…
Des évolutions adaptatives de ce type, il en existe autant que de bactéries et d'environnements différents. Mais la plus impressionnante reste sans aucun doute celle qui consiste à "ressusciter". Les chercheurs s'en sont rendu compte tout à fait par hasard. La bactérie dont il est question, nommée Deinococcus radiodurans, survit dans des boîtes soumises à des rayonnements radioactifs aussi puissants que ceux que l’on observe en plein cœur des centrales nucléaires. Pourtant, on sait que le rayonnement peut altérer l'ADN, cette molécule que l’on retrouve dans chaque cellule, et qui contient toutes les informations susceptibles de faire vivre un organisme vivant. Or justement, cette bactérie est capable de réparer son ADN ; mieux encore : elle parvient à le reconstituer en une journée seulement et sans erreurs. Elle peut donc à nouveau "fabriquer" des protéines, comme si rien ne s'était passé. Ainsi, elle vit après avoir été considérée comme "cliniquement morte".
Les chercheurs utilisent aujourd’hui ces microorganismes pour tenter de comprendre l’origine de la vie sur Terre. Car c’est vraisemblablement dans un environnement extrême que la vie est apparue, alors même que l'atmosphère primitive de l'époque, sans oxygène et sans ozone, laissait passer les rayons ultraviolets du Soleil, toxiques pour les cellules.
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