Les psychrophiles Il s'agit d'un sous-type d'organismes extrémophiles qui se caractérise par sa résistance à de basses températures, généralement entre -20 ° C et 10 ° C, et par l'occupation d'habitats froids en permanence. Ces organismes sont généralement des bactéries ou des archées, mais il existe des métazoaires tels que les lichens, les algues, les champignons, les nématodes et même les insectes et les animaux vertébrés..
Les environnements froids dominent la biosphère terrestre et sont colonisés par des micro-organismes abondants et diversifiés qui jouent un rôle potentiellement critique dans les cycles biogéochimiques mondiaux..
En plus de résister à de basses températures, les organismes psychrophiles doivent également être adaptés à d'autres conditions extrêmes, telles que des pressions élevées, des concentrations élevées de sel et un rayonnement ultraviolet élevé..
Index des articles
Les principaux habitats des organismes psychrophiles sont:
-Environnements marins polaires.
-Pack de glace ou glace de mer.
-Environnements terrestres polaires.
-Lacs de haute altitude et de latitude.
-Lacs sous-glaciaires.
-Régions alpines froides.
-Surfaces glaciaires.
-Déserts polaires.
-Océan profond.
Les psychrophiles sont protégés du gel par diverses adaptations. L'un d'eux est la flexibilité de leurs membranes cellulaires, qu'ils obtiennent en intégrant une teneur élevée en acides gras courts et insaturés dans les structures de leurs membranes lipidiques..
L'incorporation de ces acides gras a pour effet d'abaisser le point de fusion, tout en augmentant sa fluidité et sa résistance..
Une autre adaptation importante des psychrophiles est la synthèse de protéines antigel. Ces protéines maintiennent l'eau corporelle à l'état liquide et protègent l'ADN lorsque les températures descendent en dessous du point de congélation de l'eau. Ils empêchent également la formation de glace ou la recristallisation de se produire.
La diversité des psychrophiles unicellulaires est très grande, parmi lesquels on peut citer les membres de la plupart des lignées bactériennes: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 y Planctomycetes.
De plus, des protéobactéries et des verrucomicrobies ont été détectées dans l'Arctique, l'Antarctique et dans les cryocones alpins. Ils ont également été détectés au Groenland, au Canada, au Tibet et dans l'Himalaya..
Parmi les cyanobactéries psychrophiles, on trouve Leptolvngbva, Phormidium et Nostoc. D'autres genres communs sont unicellulaires Aphanothece, Chroococcus Oui Charnaesiphon, et le filamenteux Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium Oui Plectonerna.
Parmi les insectes psychrophiles on peut nommer le genre Diamesa de l'Himalaya (Népal), qui reste actif jusqu'à atteindre une température de -16 ° C.
Il y a aussi le moustique apterus (sans ailes), Belgique Antarctique, 2-6 mm de long, endémique de l'Antarctique. C'est le seul insecte du continent et aussi le seul animal exclusivement terrestre.
Les animaux vertébrés peuvent également être psychrophiles. Quelques exemples incluent un petit nombre de grenouilles, de tortues et d'un serpent qui utilisent la congélation de l'eau extracellulaire (eau à l'extérieur des cellules) comme stratégie de survie pour protéger leurs cellules pendant l'hiver..
Le nématode antarctique Panagrolaimus davidi peut survivre au gel de l'eau intracellulaire et ensuite repousser et se reproduire.
De même, les poissons de la famille des Channichthyidae - qui vivent dans les eaux froides de l'Antarctique et du sud de l'Amérique du Sud - utilisent des protéines antigel pour protéger leurs cellules contre le gel complet..
La température maximale (Tmax) le taux de croissance d'un organisme est le plus élevé qu'il puisse tolérer. Alors que la température optimale (Topter) la croissance est celle dans laquelle l'organisme croît plus vite.
Tous les organismes qui survivent et se développent dans des environnements à basse température sont généralement considérés comme des psychrophiles. Cependant, comme nous le savons, le terme psychrophile ne doit être appliqué qu'aux organismes dont Tmax est de 20 ° C (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas survivre à des températures plus élevées).
Des micro-organismes ont été isolés de zones très froides, qui peuvent se développer dans des conditions de laboratoire à des températures supérieures à 20 ° C, ce qui indique que bien qu'ils soient adaptés aux basses températures, ils ne doivent pas être considérés comme des psychrophiles. Ces micro-organismes sont dits «mésotolérants», c'est-à-dire qu'ils tolèrent des températures moyennes.
Methanococcoides burtonii c'est une archée extrémophile et méthanogène isolée du lac Ace en Antarctique, où la température varie entre 1 et 2 ° C. Cependant, dans des études de laboratoire, il a été constaté que son Topter le taux de croissance est de 23 ° C et le Tmax est de 28 ° C, il ne doit donc pas être considéré comme psychrophile.
Methanogenium frigidum C'est aussi une archée méthanogène et halophile (qui tolère le sel dans le milieu), isolée du lac Ace lui-même et qui en laboratoire présente un Topter 15 ° C et un Tmax de 18 ° C, étant possible de le classer comme psychrophile.
On pourrait considérer que le psychrophile M. frigidum devrait être mieux adapté aux basses températures que M. burtonii. Cependant, M. burtonii pousse plus vite que M. frigidum à des températures de 1 à 2 ° C dans le lac Ace.
Ces données indiquent qu'il existe d'autres facteurs environnementaux (biotiques et abiotiques), en plus de la température, qui influencent la croissance de la population de ces micro-organismes dans leur habitat naturel..
La survie d'un organisme dans un environnement donné dépend de la combinaison de plusieurs facteurs environnementaux et non de l'effet d'un seul. D'autre part, chaque microorganisme a des exigences spécifiques (différentes de la température), qui affectent également ses performances..
Dans le cas de M. burtonii Oui M. frigidum, Chacun est connu pour utiliser différentes sources de carbone et d'énergie: M. burtonii utilise des substrats méthylés, tandis que M. frigidum utiliser Hdeux:COdeux pour leur croissance. Ace Lake est saturé de méthane, ce qui favorise la croissance de M. burtonii.
Sphingopyxis alaskensis c'est une bactérie isolée des eaux marines de l'hémisphère nord, où règnent des températures de 4 à 10 ° C. En revanche, les haloarcées, qui sont des archées qui habitent des eaux très saturées en sel, poussent à une température de -20 ° C.
Malgré des populations importantes dans leurs habitats naturels, aucun de ces microorganismes n'a été cultivé en laboratoire en dessous de 4 ° C..
En même temps, S. alaskensis a un Tmax 45 ° C et les haloarcades peuvent croître à des températures supérieures à 30 ° C, de sorte qu'elles ne peuvent pas être considérées comme psychrophiles. Cependant, leurs populations sont bien adaptées et sont très abondantes dans les zones extrêmement froides..
De ce qui précède, nous pouvons supposer qu'il existe d'autres facteurs environnementaux limitants qui influencent la survie de ces organismes dans leurs habitats naturels, et la température n'est pas le facteur qui pèse le plus lourd..
Les enzymes des organismes psychrophiles se caractérisent par une activité élevée à des températures basses et modérées. De plus, ces enzymes ont une mauvaise stabilité thermique..
En raison de ces caractéristiques, les enzymes des organismes psychrophiles sont très attrayantes pour être appliquées dans divers processus dans l'industrie alimentaire, la médecine, la biologie moléculaire, l'industrie pharmaceutique, entre autres..
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