Bactéries (eubactéries et archées)

La microbiologie a vu le jour en grande partie grâce à des études sur les bactéries. Les expériences de Louis Pasteur en France, Robert Koch en Allemagne et d’autres à la fin des années 1800 ont établi l’importance des microbes pour l’homme. Comme indiqué dans la section Historique, les recherches de ces scientifiques ont fourni des preuves de la théorie des germes de la maladie et de la théorie des germes de la fermentation. C’est dans leurs laboratoires que des techniques ont été conçues pour l’examen microscopique des spécimens, la culture (en croissance) de microbes en laboratoire, l’isolement de cultures pures de populations de cultures mixtes et de nombreuses autres manipulations en laboratoire. Ces techniques, utilisées à l’origine pour l’étude des bactéries, ont été modifiées pour l’étude de tous les microorganismes — d’où le passage de la bactériologie à la microbiologie.

Les organismes qui constituent le monde microbien sont caractérisés comme procaryotes ou eucaryotes; toutes les bactéries sont procaryotes— c’est-à-dire des organismes unicellulaires sans noyau lié à la membrane. Leur ADN (le matériel génétique de la cellule), au lieu d’être contenu dans le noyau, existe sous la forme d’un long fil plié sans emplacement spécifique dans la cellule.

Jusqu’à la fin des années 1970, il était généralement admis que toutes les bactéries étaient étroitement liées au développement évolutif. Ce concept a été contesté en 1977 par Carl R. Woese et coinvestigators de l’Université de l’Illinois, dont les recherches sur l’ARN ribosomique d’un large spectre d’organismes vivants ont établi que deux groupes de bactéries évoluaient par des voies distinctes d’une forme ancestrale commune et ancienne. Cette découverte a abouti à l’établissement d’une nouvelle terminologie pour identifier les principaux groupes distincts de microbes — à savoir les eubactéries (les bactéries traditionnelles ou « vraies”), les archées (bactéries qui ont divergé des autres bactéries à un stade précoce de l’évolution et sont distinctes des eubactéries) et les eucaryotes (les eucaryotes). Aujourd’hui, les eubactéries sont connues simplement comme les vraies bactéries (ou les bactéries) et forment les bactéries du domaine. Les relations évolutives entre les différents membres de ces trois groupes sont cependant devenues incertaines, car les comparaisons entre les séquences d’ADN de divers microbes ont révélé de nombreuses similitudes déroutantes. En conséquence, l’ascendance précise des microbes d’aujourd’hui est très difficile à résoudre. Même des traits considérés comme caractéristiques de groupes taxonomiques distincts ont été observés de manière inattendue chez d’autres microbes. Par exemple, un oxydant anaérobie de l’ammoniac – le « chaînon manquant” dans le cycle global de l’azote — a été isolé pour la première fois en 1999. Cette bactérie (un membre aberrant de l’ordre des Planctomycétales) a des structures internes similaires aux eucaryotes, une paroi cellulaire avec des traits archéens et une forme de reproduction (bourgeonnement) similaire à celle des cellules de levure.

Les bactéries ont une variété de formes, y compris des sphères, des tiges et des spirales. La largeur des cellules individuelles varie généralement de 0,5 à 5 micromètres (µm; millionièmes de mètre). Bien qu’unicellulaires, les bactéries apparaissent souvent en paires, en chaînes, en tétrades (groupes de quatre) ou en grappes. Certains ont des flagelles, des structures externes en forme de fouet qui propulsent l’organisme à travers des milieux liquides; certains ont une capsule, un revêtement externe de la cellule; certains produisent des spores — des corps reproducteurs qui fonctionnent autant que les graines parmi les plantes. L’une des principales caractéristiques des bactéries est leur réaction à la tache de Gram. Selon la composition chimique et structurelle de la paroi cellulaire, certaines bactéries sont à gram positif, prenant la couleur pourpre de la tache, tandis que d’autres sont à gram négatif.

Au microscope, les archées ressemblent beaucoup à des bactéries, mais il existe des différences importantes dans leur composition chimique, leurs activités biochimiques et leurs environnements. Les parois cellulaires de toutes les vraies bactéries contiennent la substance chimique peptidoglycane, alors que les parois cellulaires des archéens manquent de cette substance. De nombreux archéologues sont réputés pour leur capacité à survivre à des environnements inhabituellement difficiles, tels que des niveaux élevés de sel ou d’acide ou des températures élevées. Ces microbes, appelés extrêmophiles, vivent dans des endroits tels que des salines, des piscines thermales et des évents en haute mer. Certains sont capables d’une activité chimique unique — la production de méthane à partir de dioxyde de carbone et d’hydrogène. Les archées productrices de méthane ne vivent que dans des environnements dépourvus d’oxygène, tels que la boue des marais ou les intestins de ruminants tels que les bovins et les ovins. Collectivement, ce groupe de micro-organismes présente une énorme diversité dans les changements chimiques qu’il apporte à ses environnements.