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Microorganismes - environnement
EVI 783
EPOC - UMR 5805
Station Marine d’Arcachon
2 rue Pr Jolyet
33120 Arcachon
Secrétariat : 05 56 22 39 12
I. Diversité (taxonomique) du monde microbien
1. Une représentation du vivant
Woese, C. R. 2002. On the evolution of cells. Proceedings of the National Academy of Sciences 99: 8742-8747
Relations évolutives
4.5 109 3.6 109
Terre1er
Procaryote
1.5 109
1er
Eucaryote
0.6 109
Macro organismes
AG - esterAliph. - etherAG - esterMembrane
3 (>12SU)>1 (>8 SU)1 (4 SU)ARN
polymerase
methionylmethionylformylmethionyltRNA
initiateur
anysomicineanysomicinechloramphenicol
80S70S70SRibosomes
cellulose, chitinepseudo-
peptidoglycanou protéines
peptidoglycanPolymère de
paroi
+--Enveloppe nucléaire
EukaryaArcheaBacteria
Structures cellulaires
de Bauman et al. Trends in Genetics (1995)
Bactéries Archées Eucaryotes
Nb 1 1 3
Nb sous unités 4+σ 10 - 15 10 - 15
Liaison directe à l’ADN - + -
ARN Polymérase
• TFIIB (Facteur de Transcription de la RNA Pol.II) de Pyrococcus woesei� similarité 30% avec TFIIB eucaryote
• TBP (TATA Binding Protein) d’archées� similarité 40% avec TBP humain
Génome – transcription
Génome – transcription
de Bauman et al. Trends in Genetics (1995)
BactériesArchées /
Eucaryotes
Structure des parois
Gram -
(1) Cabeen et Jacobs-Wagner (2005). Nature reviews / Microbiology 3: 601-610
Gram +
Bactéries(1) Archées(2)
(2) Albers et al. (2006). Nature reviews / Microbiology 4: 537-547
I. Diversité (taxonomique) du monde microbien
2. Notion de microorganisme
Lignée des Alveolates
de Baldauf (2003) Science 300:1703-1706
Lignée des alveolates
DDéénominationnomination AttributsAttributs Ss LignSs Lign ééee Genre typeGenre type
Parasites zygote=oocyste Apicomplexans Plasmodium
Flagellés/algues flagelles, plastes Dinoflagellates Al exandrium
Ciliés cils, cirres Ciliates Vorticella, Aspidisca
Lignée Endosymbiose Mb Pigments? Bacteria Cyanobacteries thylakoides 1 Chlorophylle a, phycoerythrine, cyaninePlant Glaucophyte Cyano (Iaire) 2 Chlorophylle a, phycoerythrine, cyaninePlant Rhodophyte Cyano (Iaire) 2 Chlorophylle a, phycoerythrine, cyaninePlant Chlorophytes Cyano (Iaire) 2 Chlorophylle a, bDiscicristate Euglenophytes Chlorop (IIaire) 3 Chlorophylle a, bAlveolates Dinoflagellés Rhodop (IIaire) 3 Chlorophylle a, cHeterokonts Diatomées Rhodop (IIaire) 4 Chlorophylle a, c
Groupe fonctionnel des « Algues »
STREPTOMYCES PENICILLIUM
Type cellulaire coenocytique coenocytique Procaryote, bactérien Eucaryote Habitat Sol Sol Morphologie filamenteuse filamenteuse Croissance mycélienne mycélienne Dissémination spores asexuées conidio + ascospores Brassage génétique partiel (mut. + transf. horiz) reproduction sexuée Production d’antibiotique streptomycine pénicilline Taille génome 8 106 b > 20 106 b
Aspect des colonies (échelle = 1 mm)
Aspect microscopique (échelle = 10 µm)
Convergence phénotypique
20 minutes (en conditions optimales)
Niche écologiquefavorable
=PROLIFERATION
Niche écologiquedéfavorable
=DISSEMINATION
3. Notion d’espèce chez les procaryotes
I. Diversité (taxonomique) du monde microbien
La démarche pasteurienne
• morphologie et paramètres tinctoriaux
• paramètres culturaux
• comportement vis-à-vis de l’oxygène
• capacités métaboliques
• etc…
nécessite de disposer d’une « culture » pure…
Morphologies bactériennes
coque
bacille
vibrion / spirille
filament
hyphe
spirochete
Bactériepédonculée
Culture pure
Source C, N, P
Facteurs de croissance
Sels minéraux
Oligo-éléments
Eau
+ Agarose
1. Milieu de culture solide
2. Travail en conditions aseptiques
Isolement et production d’une lignée
Coques GRAM +
Test « catalase »
MicrocoquesStreptocoques
H2O2 → ½ O2 + H2O
ARNr 16S
Critères de choix d’un marqueur phylogénétique:
• universalité
• rôle fonctionnel
• zones variables / conservées
• taille
La démarche woeséenne
Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition, 2001Volume One : The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria
Editeur en chef: Garrity, G. M, 721 p., ISBN: 978-0-387-98771-2, Springer Verlag, NY
1. Groupe de souches qui présentent des ressemblances sur des plans majeurs d’organisation et des caractéristiques distinctives par rapport aux autres groupes
2. Souches qui présentent une homologie ADN-ADN >70%
3. Similarité > 97% du 16S rRNA (séquence)
Espèce bactérienne
Espèce bactérienne (2/2)
homologie ADN-ADN >70%la culture est le « spécimen » du microbiologiste4000 espèces bactériennes en culture Pasteur Culture Collection (PCC), American Type Culture Collection (ATCC)
similarité > 97% du 16S rRNA30 000 espèces moléculaires (GenBank)E. coli : ADNr 16S < 0,1 % du génome complet
Deep-rooted group
Cyanobacteria
Gram-Positive area
Gram-Negative area
Bacteria
Thermomicrobia
Chloroflexi
Aquifices
Thermodesulfobacters
Geotogas and Thermotogas
DeinococciThermi
Cyanobacteria
High G+C area
Low G+C area
AtopobiaStreptomycetesMyco – Coryne – NocardiaArthrobacters
SyntrophosporasClostridia Peptostreptococci
Bacilli Lactobacilli
Fusobacteria
SelenomonasMycoplasmas
RickettsiasAcetics, RhodospirillaCampylobacterRhizobiaDesulfobacteriaMyxobactersNeisseriasPseudomonadsEnterobacteria
NitrospirasFibrobacters
Spiro-Trepo-borreliasLeptospiras
PlanctomycetesChlamydias
FlavobacteriaChlorobia
Proteobacterial area
ArcheaCrenarcheota Thermoprotei
Sulfolobi
Pyrodyctia
Euryarcheota
ThermoplasmasHalobacteriaMethanospirillaMethanosarcinas
Thermococci
Methanopyri
MethanobacteriaMethanococci
Archaeoglobi
• concept d’espèce
• importance de la méthode d’étude (cadence, biais)
• intérêt pour le « qui fait quoi ? »
• concepts d’espèce et d’évolution
• diversité fonctionnelle (anammox, etc…)
• intérêt pour l’ «Homme »
taxonomie du monde microbien