Extrémophiles : définition, caractéristiques et exemples

Les organismes extremophiles sont ceux qui peuvent soutenir des conditions extrêmes dans lesquelles d’autres organismes mourraient. Ces conditions peuvent être des températures froides proches de zéro, des températures élevées allant jusqu’à 121 °C, un pH très acide ou très alcalin, des pressions barométriques de plusieurs tonnes, l’absence d’oxygène et même la radioactivité. Les extremophiles sont de petite taille et peuvent être :

• Champignons : dans le règne Fungi, ce sont des organismes eucaryotes qui incluent les levures, les moisissures et les champignons, caractérisés par leur nutrition hétérotrophe. Les champignons extrémophiles sont généralement xerophiles. Ici tu peux découvrir différents Types de champignons et ici tu peux en apprendre davantage sur les Levures : ce qu’elles sont, types et exemples.
• Archées : sont un domaine d’organismes unicellulaires procaryotes qui se distinguent par leur machinerie génétique unique et des membranes cellulaires spécialisées, s’adaptant à vivre dans des environnements extrêmes, ainsi que dans des conditions plus modérées.
• Bactéries : la majorité des organismes extremophiles appartiennent à ce groupe. Pour en savoir plus sur les Types de bactéries qui existent, n’hésitez pas à lire cet article.
• Tardigrades : sont communément appelés les ours d’eau (Tardigrada). Ce sont les animaux les plus résistants du monde car ils peuvent survivre à des conditions extrêmes. Pour pouvoir les franchir, ils entrent dans un état particulier connu comme cryptobiose, au cours duquel leur métabolisme s’arrête. Jusqu’à ce que les conditions redeviennent favorables, le métabolisme se réactive. Cela leur permet de se protéger contre la dessiccation, car ils perdent jusqu’à 80% de leur poids qui est de l’eau. Cet état est aussi appelé anabiose, et les classe parmi les organismes extremophiles. En plus de tolérer la dessiccation, ils peuvent supporter -273 degrés Celsius jusqu’à 151 degrés Celsius, également en cryptobiose. Ici vous pouvez en apprendre bien davantage sur les Tardigrades : ce qu’ils sont, où ils vivent et leur taille.

Les extremophiles présentent des qualités très particulières et différentes entre elles, en raison de la variété d’habitats extrêmes qui peuvent exister. Voici quelques-unes des caractéristiques les plus importantes des extremophiles.

Où vivent les extremophiles

Les extremophiles peuvent vivre dans des lieux impensables pour d’autres êtres vivants. Voici quelques exemples de ces lieux :

• Deserts : là où l’eau est rare.
• Sources hydrothermales volcaniques ou sous-marines : des températures plus élevées que celles de la surface et des niveaux élevés de minéraux tels que le sulfure, le chlore, le fer, entre autres.
• Dans des eaux ou des sols fortement salinisés et des fumerolles hydrothermales.
• Composts et scories de mines.
• Eaux très acides, ou très alcalines.
• Sols carbonatés.
• Océan Arctique et glaciers : ils peuvent aussi vivre dans les lits océaniques très profonds, où les pressions atteignent des millions de tonnes.
• Espaces extérieurs ou grottes souterraines : localisés aussi dans des roches situées sous la surface terrestre.

Alimentation des extremophiles

L’alimentation des extremophiles dépend du groupe auquel ils appartiennent et, généralement, ils se nourrissent de ce que leur milieu leur offre. En raison de leur localisation dans des milieux très particuliers, leur nourriture est également variée.

• Les algues et certaines bactéries peuvent effectuer la photosynthèse pour se nourrir. Si tu souhaites en savoir plus sur la Photosynthèse : ce que c’est, ses phases et son importance, n’hésite pas à lire cet article que nous te recommandons.
• Les bactéries associées à des métaux peuvent se nourrir de ces métaux.

Elles peuvent aussi se nourrir de matière en décomposition de composés organiques ou inorganiques, de sel, de pétrole ou de substances chimiques présentes dans l’environnement.

Autres caractéristiques des extremophiles

Ces organismes présentent une capacité enzymatique particulièrement élevée et une stabilité dans des conditions extrêmes. On appelle ces enzymes des extremoenzymes et elles ont été largement utilisées en biotechnologie. Nous expliquerons plus tard comment elles peuvent être exploitées.

Ces extremaenzymes peuvent être de différents types, et chacune traite un substrat différent. Par exemple, les protéases traitent les protéines.

• Protéases.
• Cellulases.
• Lipases.
• Amylases.
• Quitinases.
• Déshydrogénases.
• Glycosylhydrolases.

Ci-dessous nous présentons quelques exemples d’organismes extremophiles et leur classification.

• Thermophiles: survivent à des températures extrêmement élevées, supérieures à 65 °C. Ils se nourrissent de substances inorganiques et possèdent des enzymes capables de supporter ces températures.
• Psychrophiles: évoluent dans des environnements aquatiques très froids, de 5°C à -24,4 °C. Ils ont développé des enzymes antifroid pour pouvoir survivre à ces températures froides. Les températures froides sont plus courantes que les températures chaudes sur notre planète. Dans ces zones froides, il peut aussi y avoir des pressions élevées et une forte concentration en sel.
• Alcalophiles: survivent dans des environnements dont le pH est supérieur à 9. Ils doivent isoler leur intérieur avec l’aide d’enzymes pour que leur cellule fonctionne correctement.
• Acidophiles: vivent dans un pH proche de 5, car presque aucun organisme ne peut vivre à pH 0. Ces milieux acides résultent normalement d’une activité géochimique, comme par exemple les volcans.
• Xérophiles: vivent dans des lieux sans eau, ou résistent pendant de longues périodes sans eau, et exposés au soleil en permanence. Ils sont souvent des champignons, des cactus, des lichens et des algues.
• Métallophiles: vivent là où il y a de fortes concentrations de métaux, y compris des métaux lourds. Certains métaux sont le zinc, le plomb, le chrome, le nickel, le cuivre, entre autres. Ils parviennent à survivre en réduisant les métaux à une bioactivité plus faible.
• Halophiles: tolèrent de grandes quantités de salinité. Ils peuvent supporter des niveaux importants, jusqu’à 20% de salinité, et cela dépend de l’organisme. Ils doivent accumuler différents composés dans leur cytoplasme pour réguler l’osmose.
• Piézophiles ou barophiles: nécessitent des pressions élevées pour vivre, supérieures à 1 atm. On les trouve à des profondeurs de 5 000 mètres à 10 000 mètres, profondeurs associées aux fonds marins.
• Poliéxtremophiles: survivent à une grande variété de conditions extrêmes, comme l’espace extérieur, des températures froides, sèches et un manque d’oxygène.

Les extremophiles présentent une grande valeur pour le développement humain, car ils peuvent résoudre de nombreux problèmes sur Terre. Leurs usages sont multiples, par exemple :

Applications industrielles

Grâce à l’utilisation des extremoenzymes, il est possible de catalyser des réactions industrielles pour la production de papier, d’édulcorants, de détergents, d’aliments tels que le pain, le vin et les produits laitiers, le traitement des textiles, l’extraction du pétrole, la production de biocarburants, la protection solaire et les cosmétiques. Elles peuvent aussi être utilisées pour le traitement des déchets, la bioremédiation et le traitement des eaux usées.

Applications médicales

D’une autre part, l’utilisation de ces organismes présente également des applications dans le domaine médical et en laboratoire. Elles peuvent être utilisées pour des réactions de PCR en biologie moléculaire, pour la détection des maladies et pour le développement de médicaments.

Ici vous pouvez trouver davantage d’informations sur la Biologie moléculaire : ce que c’est et son importance.

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