Micro-organisme: Progrès dans les technologies biohybrides pour les nageurs de nouvelle génération

Par Fouad Sabry

Microorganisme-ce chapitre fournit une introduction au rôle essentiel que jouent les micro-organismes dans les systèmes biologiques, en soulignant leur contribution essentielle aux micro-nageurs biohybrides.

Micro-organismes marins-explorant les adaptations uniques et l'importance écologique des micro-organismes marins, ce chapitre relie leurs comportements aux développements biohybrides.

Génétique microbienne-En explorant les mécanismes génétiques des micro-organismes, ce chapitre aborde leur potentiel dans la technologie biohybride et l'édition génétique pour des systèmes améliorés.

Archées-En se concentrant sur la biologie particulière des archées, ce chapitre met en lumière leur pertinence pour l'évolution des biohybrides et leur adaptabilité environnementale.

Procaryotes marins-Ce chapitre met en évidence le rôle fascinant que jouent les procaryotes marins dans les écosystèmes marins, jetant les bases de leur utilisation dans les systèmes biohybrides.

Royaume (biologie)-En présentant le système de classification plus large, ce chapitre explique la catégorisation de la vie et son influence directe sur la conception et la fonctionnalité des biohybrides.

Bactéries-Ce chapitre examine le rôle central des bactéries dans les processus biologiques et leur intégration dans les systèmes biohybrides pour diverses applications.

Système à trois domaines-En comprenant le système à trois domaines, ce chapitre explique comment les différents domaines interagissent, offrant un aperçu des architectures microbiennes des biohybrides.

Microbiologie-Un aperçu complet de la microbiologie, mettant en évidence les fondements scientifiques des biohybrides et de leurs composants microbiens.

Système à deux domaines-En comparant le système à deux domaines avec le système à trois domaines, ce chapitre améliore la compréhension de la diversité microbienne et de son potentiel biohybride.

Carl Woese-Ce chapitre détaille les travaux révolutionnaires de Carl Woese dans la classification microbienne et son impact durable sur la technologie biohybride.

Organisme unicellulaire-En explorant les organismes unicellulaires, ce chapitre souligne leur pertinence pour les biohybrides et leur potentiel d'innovation dans les conceptions de micro-nageurs.

Organisme anaérobie-Ce chapitre étudie les organismes anaérobies et leurs applications dans les biohybrides, mettant en valeur leur efficacité dans les environnements pauvres en oxygène.

Eucaryote-Une plongée en profondeur dans les organismes eucaryotes, ce chapitre met en évidence comment ils contribuent à l'évolution biohybride et leur interaction avec d'autres organismes.

Vie marine-La vie marine est explorée en mettant l’accent sur la façon dont les micro-organismes prospèrent dans les environnements océaniques et contribuent aux systèmes biohybrides dans les contextes marins.

Protistes marins-Ce chapitre se penche sur la biologie des protistes marins et leur utilisation potentielle dans les technologies biohybrides destinées aux applications océaniques.

Culture microbiologique-En se concentrant sur les cultures microbiologiques, ce chapitre présente leur rôle dans l’avancement des systèmes biohybrides grâce à des innovations en laboratoire.

Système de classification de CavalierSmith-La compréhension du système de classification de CavalierSmith enrichit notre compréhension de la diversité microbienne et de son influence sur les biohybrides.

Transfert horizontal de gènes dans l’évolution-Ce chapitre explique le rôle du transfert horizontal de gènes dans l’évolution microbienne et son application dans le développement de systèmes biohybrides.

Prokaryote-une exploration approfondie des procaryotes, ce chapitre aborde leur importance évolutive et leur potentiel en tant q

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 5 mars 2025

Aperçu du livre

Chapitre 1 :Micro-organisme

Un organisme de petite taille est appelé micro-organisme ou microbe. Les micro-organismes peuvent exister sous la forme d'organismes unicellulaires ou de colonies de cellules.

La possibilité de l'existence de micro-organismes invisibles a été spéculée depuis l'Antiquité, comme en témoignent les écritures jaïnes qui remontent au VIe siècle av. J.-C. en Inde. C'est dans les années 1670 qu'Anton van Leeuwenhoek a fait la première observation de microbes à l'aide d'un microscope. Cela a marqué le début de l'étude scientifique des micro-organismes. Le scientifique français Louis Pasteur a réfuté l'hypothèse de la génération spontanée dans les années 1850 lorsqu'il a découvert que les bactéries étaient responsables de la détérioration des aliments. Les micro-organismes se sont avérés être la cause des maladies de la tuberculose, du choléra, de la diphtérie et de l'anthrax, selon les découvertes de Robert Koch tout au long des années 1880.

La majorité des créatures unicellulaires des trois domaines de la vie sont incluses dans la catégorie des microbes, ce qui signifie qu'elles peuvent être extrêmement diverses. Les micro-organismes sont les seuls organismes que l'on peut trouver dans deux des trois domaines : les archées et les bactéries. Tous les animaux multicellulaires, ainsi qu'un grand nombre de protistes unicellulaires et de protozoaires classés comme microbes, sont inclus dans le troisième domaine, appelé Eukaryota. Certains protistes sont apparentés aux animaux, tandis que d'autres sont apparentés aux plantes qui deviennent vertes. Il existe un grand nombre d'espèces multicellulaires qui sont également microscopiques, telles que les micro-animaux, certains champignons et certaines algues ; Néanmoins, ces organismes ne sont généralement pas considérés comme des micro-organismes. [Une explication supplémentaire s'impose]

Il existe une grande variété d'environnements dans lesquels les micro-organismes peuvent être trouvés. Ils peuvent être trouvés n'importe où, des pôles à l'équateur, dans les geysers, les rochers, les déserts et même sous la surface de l'océan. Certains sont capables de survivre à des températures sévères, comme de l'eau extrêmement chaude ou extrêmement froide, d'autres sont capables de résister à une pression élevée, et quelques-uns, comme Deinococcus radiodurans, sont capables de survivre dans des situations avec des niveaux de rayonnement élevés. Le microbiote que l'on retrouve dans et sur tous les organismes multicellulaires est également composé de micro-organismes pour la plupart. Il a été démontré que les microbes, qui sont la première preuve directe de la vie sur Terre, étaient autrefois présents dans des roches vieilles de 3,45 milliards d'années et originaires d'Australie.

La fermentation des farines et le traitement des eaux usées ne sont que deux des nombreuses façons dont les microbes contribuent à la culture et à la santé humaines. Les microbes jouent également un rôle dans la production de carburant, d'enzymes et d'autres produits chimiques utiles. Dans le domaine de la biologie, les microbes servent d'organismes modèles, qui sont des outils essentiels. Ils ont également été utilisés dans le contexte de la guerre biologique et du bioterrorisme. Lorsqu'il s'agit d'un sol productif, les microbes sont un composant essentiel. Les micro-organismes sont les composants qui composent le microbiote humain, qui comprend la flore intestinale vitale que l'on trouve dans le corps humain. En raison du fait que les micro-organismes sont les agents pathogènes responsables d'un grand nombre de maladies infectieuses, les pratiques d'hygiène visent à les éliminer.

Bien que la découverte d'êtres microscopiques n'ait eu lieu qu'au XVIIe siècle, la possibilité de leur existence avait été débattue pendant de nombreuses années jusqu'à cette époque. Au VIe siècle av. J.-C., les jaïns de ce qui est aujourd'hui l'Inde avaient émis l'hypothèse de l'existence des nigodas, qui sont de très petits organismes. Il existe une croyance selon laquelle ces nigodas naissent en groupes ; Ils peuvent être trouvés dans n'importe quel environnement, y compris le corps des plantes, des animaux et des personnes ; Et leur durée de vie est d'à peine une fraction de seconde. Ces nigodas sont détruits à grande échelle par les gens, comme l'a déclaré Mahavira, le 24ème prédicateur du jaïnisme. Cette destruction se produit lorsque les humains mangent, respirent, s'assoient et se déplacent. Il y a quelques jaïns contemporains qui croient que les enseignements de Mahavira préfigurent l'existence des microbes tels qu'ils ont été découverts par la science moderne.

La première idée connue indiquant la possibilité de propagation de maladies par des organismes encore invisibles est celle de l'érudit romain Marcus Terentius Varron, qui a écrit un livre intitulé De l'agriculture au premier siècle avant JC. Dans ce livre, il fait référence aux créatures invisibles comme animalia minuta, et il met en garde contre l'installation d'une ferme près d'un marais.

La raison en est qu'il y a certaines créatures minuscules qui sont élevées et qui ne peuvent pas être vues à l'œil nu. Ces créatures flottent dans l'air et pénètrent dans le corps par la bouche et le nez, et elles sont responsables de maux majeurs.

Avicenne a émis l'hypothèse dans Le Canon de la médecine (1020) que la tuberculose et d'autres maladies pouvaient être contagieuses en raison de leur nature infectieuse.

Environ deux siècles avant la découverte du microbe par Antonie van Leeuwenhoek grâce à des tests, le scientifique turc Akshamsaddin a fait référence au microbe dans son ouvrage Maddat ul-Hayat (Le matériau de la vie) :

C'est une erreur de croire que les maladies se manifestent chez l'homme de manière séquentielle. Une maladie est infectieuse parce qu'elle peut se transmettre d'une personne à une autre. Les graines qui sont si minuscules qu'elles ne peuvent pas être vues mais qui sont encore vivantes sont la source de ce virus. graines minuscules.

Girolamo Fracastoro a émis l'hypothèse en 1546 que des organismes transférables ressemblant à des graines étaient responsables de la propagation des maladies épidémiques. Ces entités peuvent transmettre l'infection par contact direct ou indirect, voire sans contact du tout, même sur de grandes distances.

Antonie van Leeuwenhoek est largement considéré comme l'un des pionniers dans le domaine de la microbiologie à son époque. En 1673, il a été la première personne à découvrir et à mener des recherches scientifiques impliquant des microbes. Pour ce faire, il a utilisé des microscopes simples à lentille unique qu'il avait lui-même conçus. La microscopie a également été utilisée par Robert Hooke, un contemporain de Leeuwenhoek, afin de voir la vie microbienne sous la forme des fructifications des moisissures pendant qu'il menait ses recherches. Micrographia, qu'il publia en 1665, contenait des dessins d'études, et il fut la première personne à utiliser le terme « cellule ».

Dans les récipients qui contenaient un filtre pour empêcher les particules de passer dans le milieu de croissance, ainsi que dans les récipients qui ne contenaient pas de filtre mais permettaient à l'air de pénétrer par un tube incurvé, Louis Pasteur (1822-1895) a exposé des bouillons bouillis à l'air. Cela a permis aux particules de poussière de se déposer et de les empêcher d'entrer en contact avec le bouillon. Au début de son expérience, Pasteur s'est assuré qu'il n'y avait pas de germes présents dans les bouillons en faisant bouillir le bouillon avant de commencer son expérience. Au cours de l'expérience menée par Pasteur, les bouillons n'ont produit aucune croissance. De plus, cela indiquait que les organismes vivants qui prospéraient dans de tels bouillons provenaient de l'extérieur, sous la forme de spores sur la poussière, plutôt que d'être produits spontanément à l'intérieur du bouillon lui-même. À la lumière de cela, Pasteur s'est opposé à l'hypothèse de la genèse spontanée et en faveur de la théorie des germes de la maladie.

Robert Koch (1843-1910) a découvert que les germes sont capables de provoquer des maladies en 1876. Selon ses découvertes, Bacillus anthracis était présent en quantités importantes dans le sang de veaux infectés par l'anthrax. En prélevant une petite quantité de sang d'un animal infecté et en l'injectant dans un animal en bonne santé, Koch a découvert qu'il pouvait transférer l'anthrax d'un animal à un autre. Cela a conduit l'animal en bonne santé à tomber malade, ce qui a été la découverte de Koch concernant la transmission de l'anthrax. De plus, il a découvert qu'il pouvait cultiver la bactérie dans un bouillon nutritif, puis l'injecter dans un animal en bonne santé afin d'induire une maladie chez cette espèce. À partir des résultats de ces essais, il a développé un ensemble de critères qui peuvent être utilisés pour prouver un lien de causalité entre une bactérie et une maladie. Ces critères sont maintenant communément appelés postulats de Koch. De plus, bien que ces postulats ne puissent pas être appliqués dans toutes les circonstances, ils continuent d'avoir une signification historique dans l'évolution de la pensée scientifique et sont encore utilisés de nos jours.

La désignation d'un troisième règne a eu lieu dans les années 1860 à la suite de la découverte de micro-organismes tels que l'Euglena qui n'appartenaient ni au règne animal ni au règne végétal. Ces micro-organismes étaient photosynthétiques comme les plantes, mais ils étaient mobiles comme des animaux capables de se déplacer. John Hogg l'a appelé le Protoctista en 1860, tandis qu'Ernst Haeckel l'a appelé le Protista en 1866.

En raison du fait qu'ils ne se sont concentrés que sur les micro-organismes qui avaient une importance médicale directe, le travail accompli par Pasteur et Koch n'a pas pleinement dépeint la véritable diversité qui existe dans le monde des microbes. Ce n'est qu'avec les travaux de Martinus Beijerinck et de Sergueï Winogradsky, qui ont eu lieu vers la fin du XIXe siècle, que la véritable portée de la microbiologie a été mise en lumière. Dans le domaine de la microbiologie, Beijerinck a apporté deux contributions importantes : la première a été la découverte de virus, et la seconde a été la création de techniques de culture d'enrichissement. Bien que ses travaux sur le virus de la mosaïque du tabac aient jeté les bases des principes fondamentaux de la virologie, c'est son invention de la culture par enrichissement qui a eu l'impact le plus immédiat sur le domaine de la microbiologie. En effet, il a permis de cultiver une grande variété de bactéries aux physiologies très variées. Winogradsky a été la première personne à créer l'idée de la chimiolithotrophie, ce qui a conduit à la découverte du rôle crucial que jouent les micro-organismes dans les processus géochimiques qui se produisent. Les premières bactéries nitrifiantes et fixatrices d'azote ont été isolées et décrites par lui. Il est le seul responsable de ces deux réalisations. Le microbiologiste canadien-français Félix d'Hérelle a été l'un des premiers microbiologistes appliqués et a également été un codécouvreur des bactériophages avec ses collègues.

Les micro-organismes peuvent être découverts pratiquement partout sur la planète. Même si les bactéries et les archées sont pratiquement toujours minuscules, il existe également un certain nombre d'eucaryotes qui sont microscopiques. Ces organismes eucaryotes comprennent la majorité des protistes, certains champignons et même certains micro-animaux et plantes. On ne croit pas que les virus sont des micro-organismes parce qu'ils ne sont pas considérés comme des êtres vivants. Cependant, la virologie, qui est l'étude des virus, est un sujet de microbiologie.

Il y a environ 3,5 milliards d'années, les premières formes de vie à émerger sur Terre étaient des bactéries constituées d'une seule cellule. Pendant environ trois milliards d'années au cours de l'éon précambrien, qui englobait une partie importante de l'histoire de la vie sur Terre, toutes les espèces étaient des microbes. Cela était dû à la lenteur de l'évolution. On a découvert que l'ambre, vieux de 220 millions d'années, comprend des bactéries, des algues et des champignons. Cela démontre que la morphologie des micro-organismes n'a pas changé de manière significative depuis la période triasique, à tout le moins. Il est possible que le rôle biologique récemment révélé que le nickel a joué, en particulier le rôle qui a été apporté par les éruptions volcaniques des pièges sibériens, ait pu accélérer l'émergence des méthanogènes vers la fin de la catastrophe d'extinction Permien-Trias.

L'évolution des micro-organismes se produit généralement à un rythme plus élevé que la moyenne. La majorité des micro-organismes sont capables de se reproduire rapidement, et les bactéries sont également capables d'échanger facilement des gènes par conjugaison, transformation et transduction. Cela est vrai même entre des espèces très différentes les unes des autres. La capacité des micro-organismes à évoluer rapidement (via la sélection naturelle) afin de survivre dans de nouveaux contextes et de répondre aux pressions environnementales est rendue possible par le transfert horizontal de gènes, qui, combiné à un taux de mutation élevé et à d'autres voies de transformation, permet une évolution rapide. Cette évolution rapide est importante dans le domaine de la médecine puisqu'elle a entraîné la formation de superbactéries, qui sont des bactéries nocives résistantes à de nombreux médicaments et résistantes aux médicaments par elles-mêmes.

En 2012, des chercheurs japonais ont fait la découverte fascinante d'une bactérie qui pourrait être considérée comme une forme transitionnelle entre une cellule procaryote et une cellule eucaryote. Le microbe connu sous le nom de Parakaryon myojinensis est un organisme unique en son genre qui est un peu plus grand qu'un procaryote standard. Cependant, contrairement aux eucaryotes, il possède du matériel nucléaire enfermé dans une membrane, et il possède également des endosymbiotes. Une étape du développement du microbe procaryote au microbe eucaryote est démontrée par ce micro-organisme, qui est considéré comme la première forme évolutive possible de micro-organisme.

Les archées sont des organismes procaryotes qui n'ont qu'une seule cellule, et elles représentent le premier domaine de la vie dans le système à trois domaines de Carl Woese : le domaine de la vie. L'absence d'un noyau cellulaire ou de tout autre organite membranaire est la caractéristique déterminante d'un procaryote. Dans le passé, les archées étaient classées avec les bactéries, bien qu'elles partagent maintenant cette caractéristique distinctive avec les bactéries. Woese, un microbiologiste, a proposé le concept à trois domaines en 1990. Ce système classait les êtres vivants en trois catégories : les bactéries, les archées et les eucaryotes. En conséquence, le domaine des procaryotes a été divisé en plus.

Tant en termes de génétique que de biochimie, les archées sont distinctes des bactéries. Par exemple, bien que les membranes des cellules bactériennes soient composées de phosphoglycérides liés entre eux par des liaisons ester, les membranes des cellules achéennes sont composées de lipides éther. Depuis leur découverte, les archées ont été découvertes dans une grande variété d'habitats, malgré le fait qu'elles étaient autrefois caractérisées comme des extrêmophiles qui vivaient dans des environnements difficiles, tels que les sources chaudes. Ce n'est que maintenant que les scientifiques commencent à découvrir à quel point les archées sont répandues dans l'environnement. Thermoproteota, anciennement connu sous le nom de Crenarchaeota, est la forme de vie la plus répandue dans l'océan et domine les habitats de moins de 150 mètres (490 pieds) de profondeur. De plus, ces organismes sont répandus dans le sol et jouent un rôle important dans le processus d'oxydation de l'ammoniac.

En d'autres termes, les domaines combinés des archées et des bactéries constituent le groupe d'organismes le plus diversifié et le plus prolifique sur Terre. On les trouve dans pratiquement tous les environnements où la température est inférieure à +140 degrés Celsius (284 degrés Fahrenheit). En tant que microbiome d'un organisme, ils peuvent être trouvés dans l'eau, le sol et l'air. Ils peuvent également être trouvés dans les sources chaudes et même dans les roches situées profondément sous la croûte terrestre. Le nombre estimé de procaryotes est d'environ cinq nonillions, ce qui équivaut à cinq × 1030. Cette quantité représente au moins cinquante pour cent de la biomasse totale trouvée sur Terre.

Il y a un manque de connaissances sur la biodiversité des procaryotes, mais elle pourrait être assez élevée. Selon une estimation faite en mai 2016, basée sur des principes d'échelle qui établissent une relation entre le nombre connu d'espèces et la taille de l'organisme, on estime qu'il y a environ un billion d'espèces sur la planète, dont la majorité sont des microbes. Le montant du total qui a été décrit jusqu'à présent n'est que d'un millième de un pour cent. Les cellules archées de certaines espèces peuvent agréger et transmettre de l'ADN d'une cellule à une autre par contact direct. Cela se produit le plus souvent en présence de circonstances environnementales difficiles qui causent des dommages à l'ADN tout au long du processus.

Les bactéries, comme les archées, sont procaryotes, ce qui signifie qu'elles sont unicellulaires et ne possèdent pas de noyau cellulaire ou d'autre organite attaché à une membrane. À l'exception de quelques exceptions extrêmement rares, comme Thiomargarita namibiensis, les bactéries sont classées comme des organismes microscopiques. Malgré le fait que les bactéries sont capables de fonctionner et de se reproduire en tant que cellules distinctes, elles se regroupent fréquemment pour former des colonies multicellulaires. Au cours de leur cycle de vie, certaines espèces, comme les myxobactéries, sont capables de s'agréger en structures d'essaimage complexes. Ces structures fonctionnent comme des groupements multicellulaires. De plus, certaines espèces, comme E. coli, peuvent former des grappes à l'intérieur de leurs colonies.

Leur génome est généralement un chromosome bactérien circulaire, qui est une boucle unique d'ADN. Cependant, ils sont également capables d'héberger des plasmides, qui sont de minuscules morceaux d'ADN. Grâce à la conjugaison bactérienne, ces plasmides sont capables d'être transmis d'une cellule à une autre. C'est la paroi cellulaire qui entoure les bactéries qui donne leur force et leur rigidité. Les bactéries contiennent toutes ces caractéristiques. Ils ne passent pas par le processus de reproduction sexuée méiotique ; ils se reproduisent plutôt par fission binaire ou parfois par bourgeonnement. D'autre part, un grand nombre d'espèces bactériennes sont capables de transférer de l'ADN entre des cellules individuelles par un processus connu sous le nom de transformation naturelle, qui comprend le transfert horizontal de gènes. Certaines espèces produisent des spores qui sont exceptionnellement résistantes, mais pour les bactéries, ce mécanisme particulier n'est pas pour la reproduction mais plutôt pour la survie. Les bactéries sont capables d'atteindre des taux de croissance incroyablement élevés, leur nombre pouvant doubler aussi rapidement que toutes les vingt minutes lorsque les conditions sont idéales.

Les eucaryotes, qui comprennent les humains, sont la majorité des entités vivantes que l'on peut clairement observer à l'œil nu lorsqu'ils sont à l'état adulte. D'autre part, tous les organismes eucaryotes ne sont pas des microbes. Des organites tels que le noyau cellulaire, l'appareil de Golgi et les mitochondries se trouvent dans les cellules des organismes eucaryotes, contrairement aux cellules des archées et des bactéries. Un organite connu sous le nom de noyau est chargé d'héberger l'ADN qui constitue le génome d'une cellule. L'acide désoxyribonucléique, également connu sous le nom d'ADN, est organisé en chromosomes, qui sont des structures complexes.

En raison du fait qu'elles sont les sites du cycle de l'acide citrique et de la phosphorylation oxydative, les mitochondries sont des organites qui jouent un rôle essentiel dans le processus métabolique. Ils ont un génome résiduel qu'ils ont hérité de bactéries symbiotiques à partir desquelles ils se sont développés. Les parois cellulaires des cellules végétales sont similaires à celles des bactéries, et elles contiennent des organites tels que les chloroplastes en plus des organites que l'on trouve dans d'autres cellules eucaryotes. Non seulement les chloroplastes étaient initialement des bactéries symbiotiques, mais ils produisent également de l'énergie à partir de la lumière par un processus appelé photosynthèse.

Les eucaryotes monocellulaires se caractérisent par la présence d'une seule cellule tout au long de leur cycle de vie. En raison du fait que la majorité des organismes eucaryotes multicellulaires ne contiennent qu'une seule cellule connue sous le nom de zygote au début de leur cycle de vie, cette qualification mérite une attention considérable. De plus, certaines espèces ont de nombreux noyaux cellulaires, et les eucaryotes microbiens peuvent être haploïdes ou diploïdes dans leur constitution génétique.

Dans des conditions optimales, les organismes eucaryotes unicellulaires se reproduisent souvent de manière asexuée par le processus de mitose. Cependant, lorsqu'ils sont soumis à des situations graves, telles que des carences alimentaires et d'autres facteurs liés à des dommages à l'ADN, ils ont tendance à se reproduire sexuellement par les processus de méiose et de syngamie.

Parmi les groupements eucaryotes, les protistes sont ceux qui sont minuscules et unicellulaires la plupart du temps. Il s'agit d'une collection de créatures qui comprend une grande variété d'espèces et qui sont difficiles à catégoriser. Un certain nombre de types d'algues différents sont classés comme protistes multicellulaires, et les moisissures visqueuses ont leurs propres cycles de vie distincts qui nécessitent une transition entre les formes unicellulaires, coloniales et multicellulaires. En raison du fait que seul un petit pourcentage d'espèces de protistes a été identifié, le nombre total d'espèces de protistes reste inconnu. La présence d'un niveau élevé de diversité de protistes dans les océans, les bouches marines, le limon des rivières et une rivière acide est révélatrice de la possibilité que de nombreuses communautés microbiennes eucaryotes n'aient pas encore été trouvées.

Parmi les champignons, il existe quelques espèces unicellulaires, telles que la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae) et la levure de fission (Schizosaccharomyces pombe). Certains champignons, tels que la levure pathogène Candida albicans, sont capables de subir une commutation phénotypique, ce qui leur permet de se développer comme des cellules uniques dans certaines circonstances, tandis que d'autres environnements leur permettent de se développer comme des hyphes filamenteux.

Les algues vertes sont une vaste catégorie d'organismes eucaryotes capables de photosynthèse et contiennent une grande variété d'espèces microscopiques. Bien que certaines algues vertes soient classées comme protistes, d'autres, comme les charophytes, sont regroupées avec les plantes embryophytes, qui constituent la catégorie la plus courante de plantes terrestres. Les charophytes ne sont qu'un exemple de cette classification. En plus de se développer comme des cellules uniques, les algues peuvent également se développer sous forme de longues chaînes de cellules. Les algues vertes se composent d'une grande variété de formes coloniales, coccoïdes et filamenteuses, ainsi que de flagellés unicellulaires et coloniaux, qui ont généralement deux flagelles par cellule mais ne sont pas toujours associés à ce nombre. Les Charales sont les algues les plus étroitement liées aux plantes supérieures. Dans les Charales, les cellules se développent en un certain nombre de tissus différents que l'on trouve dans tout l'organisme. Environ 6000 types différents d'algues vertes sont connus.

Les micro-organismes peuvent être trouvés dans pratiquement tous les habitats qui existent dans le monde naturel, y compris certains qui sont considérés comme des conditions hostiles, tels que les pôles Nord et Sud, les déserts, les geysers et les rochers de différents types. De plus, ils englobent tous les micro-organismes marins que l'on trouve dans les océans et les fonds marins. Les extrêmophiles sont une catégorie de micro-organismes qui ont prospéré dans des environnements difficiles et maintenu des colonies. Ces organismes se sont adaptés pour survivre dans ces circonstances. Il a été proposé que la quantité de créatures qui vivent sous la surface de la Terre est comparable à la quantité de vie qui existe sur ou au-dessus de la surface. Les extrêmophiles ont été isolés à partir de roches situées jusqu'à sept kilomètres sous la surface de la Terre. Il a été démontré que les extrémophiles sont capables de durer pendant une longue période de temps dans le vide. De plus, ils ont le potentiel d'être très résistants aux radiations, ce qui peut même leur permettre d'exister dans l'espace. Il existe de nombreux types de microbes qui ont des liens symbiotiques étroits avec d'autres espèces plus grandes. Certaines de ces interactions sont mutuellement bénéfiques (mutualisme), tandis que d'autres peuvent être nuisibles à l'organisme dans lequel elles vivent (parasitisme). Dans le cas où les micro-organismes sont capables de provoquer une maladie chez un hôte, ils sont appelés agents pathogènes. De plus, les microbes sont parfois utilisés pour désigner ces entités.

Les micro-organismes sont connus pour jouer un rôle important dans les cycles biogéochimiques de la Terre, car ils sont responsables des processus de décomposition et de fixation de l'azote.

En utilisant des réseaux de régulation, les bactéries sont capables de s'adapter à pratiquement toutes les niches environnementales qui existent sur la planète tellurique. Les bactéries sont capables de réguler l'expression des gènes en utilisant un réseau d'interactions impliquant une grande variété de substances, notamment l'ADN, l'ARN, les protéines et les métabolites. En ce qui concerne les bactéries, l'objectif principal des réseaux de régulation est de gérer la réaction aux changements de l'environnement, tels que les changements de l'état nutritionnel et le stress environnemental. Il est possible pour le microbe de coordonner et d'intégrer de nombreux signaux environnementaux grâce à l'agencement étendu des réseaux qu'il possède.

Les extrêmophiles sont des micro-organismes qui se sont adaptés pour vivre et même prospérer dans des environnements difficiles qui seraient normalement mortels pour la plupart des formes de vie. Les extrêmophiles sont capables de tirer parti de ces environnements et de prospérer. À des températures élevées, les thermophiles et les hyperthermophiles sont capables de s'épanouir le plus. Les psychrophiles sont capables de prospérer à des températures extrêmement basses. À des températures aussi élevées que 130 degrés Celsius (266 degrés Fahrenheit) et aussi basses que -17 degrés Celsius (1 degré Fahrenheit), les halophiles, qui comprennent Halobacterium salinarum, un archéen, prospèrent dans des conditions de sel élevé, atteignant la saturation. Une plage de pH d'environ 8,5 à 11 est idéale pour la croissance des alcaliphiles. Lorsque le pH est inférieur à 2,0, les acidophiles sont capables de prospérer. Des pressions extrêmement élevées, telles que 1 000 à 2 000 atm et même 0 atm, ce qui équivaut à un vide dans l'espace, sont idéales pour la croissance des piézophiles. Cependant, il existe quelques extrêmophiles qui sont radiorésistants, comme Deinococcus radiodurans, qui peut résister à une dose de rayonnement allant jusqu'à 5 kg. Il existe une variété de façons dont les extrêmophiles sont pertinents. Leurs mécanismes évolutifs spécifiques d'adaptation à leur environnement extrême peuvent être exploités dans la biotechnologie, et le fait même qu'ils existent dans des conditions aussi extrêmes augmente le potentiel de vie extraterrestre. Ils étendent la vie terrestre dans une partie importante de l'hydrosphère, de la croûte et de l'atmosphère de la Terre.

La fixation de l'azote atmosphérique est d'une importance cruciale pour le cycle de l'azote qui se produit dans les sols. Une multitude de diazotrophes sont responsables de cela. Cela peut se produire dans les nodules racinaires des légumineuses qui contiennent des bactéries symbiotiques appartenant aux genres Rhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium et Azorhizobium. C'est l'un des mécanismes par lesquels cela peut se produire.

La rhizosphère est une zone étroite créée par les racines des plantes. Cette région abrite une grande variété de micro-organismes qui sont collectivement appelés microbiome racinaire.

À l'aide de signaux et d'indices, les bactéries qui composent le microbiome racinaire sont capables de communiquer entre elles ainsi qu'avec les plantes qui se trouvent à proximité immédiate. À titre d'illustration, les champignons mycorhiziens sont capables de se connecter avec les systèmes racinaires d'une grande variété de plantes au moyen de signaux chimiques qui sont échangés conjointement entre la plante et les champignons. Une symbiose mutualiste se crée entre les deux en conséquence. D'autre part, ces signaux sont susceptibles d'être écoutés par d'autres microbes, tels que la bactérie du sol connue sous le nom de Myxococcus xanthus, qui tire parti d'autres bactéries. L'écoute, souvent connue sous le nom d'interception de messages produits par des récepteurs involontaires comme les plantes et les microbes, peut avoir des répercussions importantes sur l'évolution des créatures à grande échelle. À titre d'illustration, les paires signaleur-récepteur, telles que les paires plante-micro-organisme, pourraient perdre leur capacité à interagir avec les populations environnantes en raison du fait que les espions peuvent varier en fonction de leurs caractéristiques. Dans le processus d'évolution pour échapper aux espions locaux, une divergence des signaux peut survenir, ce qui peut entraîner l'isolement des plantes et des microbes en raison de leur incapacité à interagir avec d'autres populations.

C'est la relation symbiotique entre un champignon macroscopique et des algues microbiennes photosynthétiques ou des cyanobactéries qui donne naissance aux lichens.

Il est possible d'utiliser des micro-organismes dans la production d'aliments, le traitement des eaux usées, la production de biocarburants et la production d'une grande variété de produits chimiques et d'enzymes. En tant qu'organismes modèles, ils sont extrêmement utiles dans le domaine de la recherche. Ils ont été utilisés comme armes et dans divers contextes, y compris le bioterrorisme et les combats. En raison du rôle qu'ils jouent dans la préservation de la fertilité du sol et dans la décomposition des matières organiques, ils sont extrêmement importants pour l'agriculture. De plus, ils ont des applications dans l'aquaculture, en particulier dans le domaine de la technologie des bioflocs.

Au cours du processus de fermentation, les micro-organismes sont utilisés dans la production d'une variété d'aliments, notamment le yaourt, le fromage, le caillé, le kéfir, l'ayran et le xynogala, entre autres. Les cultures qui fermentent produisent de la saveur et de l'arôme, et elles empêchent également la croissance d'organismes qui ne sont pas souhaités. Faire lever le pain et convertir les sucres en alcool dans le vin et la bière sont deux des nombreuses utilisations de ces ingrédients. Les micro-organismes sont utilisés dans une variété d'activités de fabrication d'aliments, y compris, mais sans s'y limiter, le brassage, la cuisson, le marinage et la vinification.

La capacité de ces derniers à nettoyer l'eau contaminée par des matières organiques dépend de la présence de micro-organismes capables de respirer des composés dissous. En présence d'un lit filtrant bien oxygéné, tel qu'un filtre à sable lent, la respiration aérobie peut être possible. Un sous-produit important de la digestion anaérobie effectuée par les méthanogènes est la production de méthane.

Dans le processus de fermentation, des micro-organismes sont utilisés pour fabriquer de l'éthanol, et dans les réacteurs à biogaz, ils sont utilisés pour produire du méthane. Les scientifiques mènent des recherches sur l'utilisation des algues pour la production de combustibles liquides, ainsi que des micro-organismes pour la conversion de divers types de déchets de l'agriculture et des zones urbaines en carburants pratiques.

Il est possible de fabriquer une grande variété de produits chimiques commerciaux et industriels, d'enzymes et d'autres substances bioactives avec l'emploi de micro-organismes. La fermentation microbienne est un processus qui aboutit à la production d'acides organiques à grande échelle. Ces acides organiques comprennent l'acide acétique, qui est produit par des bactéries qui produisent de l'acide acétique, comme Acetobacter aceti ; l'acide butyrique, qui est produit par la bactérie Clostridium butyricum ; l'acide lactique, qui est produit par Lactobacillus et d'autres bactéries lactiques ; et l'acide citrique, qui est produit par le champignon Aspergillus niger.

Un certain nombre de composés bioactifs, y compris la streptokinase, qui est dérivée de la bactérie Streptococcus, la cyclosporine A, qui est dérivée du champignon ascomycète Tolypocladium inflatum, et les statines, qui sont créées par la levure Monascus purpureus, sont tous préparés avec l'aide de micro-organismes.

Dans les domaines de la biotechnologie, de la biochimie, de la génétique et de la biologie moléculaire, les micro-organismes sont des instruments indispensables. Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe sont deux levures considérées comme des organismes modèles essentiels dans le domaine de la science. Ces levures sont de simples organismes eucaryotes qui peuvent être produits rapidement en grand nombre et sont suffisamment polyvalents pour être facilement manipulés. Ils ont une application particulièrement utile dans les domaines de la génomique, de la protéomique et de la génétique. Il existe une variété d'applications pour les micro-organismes, y compris la production de stéroïdes et le traitement des problèmes de peau. Les micro-organismes sont également considérés par les scientifiques comme une solution potentielle au problème de la pollution et comme une source potentielle de piles à combustible vivantes.

En tant que forme précoce de guerre biologique, les cadavres infectés étaient jetés dans les châteaux pendant les sièges à l'aide de catapultes ou d'autres engins de siège tout au long du Moyen Âge. Cela a été fait dans le but d'obtenir le contrôle du territoire. Les personnes qui se trouvaient à proximité des cadavres étaient donc exposées à l'infection et avaient une forte probabilité de la transmettre à d'autres personnes.

L'incident bioterroriste de Rajneeshee en 1984 et le lâcher d'anthrax par Aum Shinrikyo à Tokyo en 1993 sont deux exemples d'activités bioterroristes qui ont eu lieu à l'époque moderne.

Les microbes ont la capacité de rendre les nutriments et les minéraux du sol accessibles aux plantes, de créer des hormones qui favorisent le développement, de stimuler le système immunitaire des plantes et de déclencher ou d'inhiber les réponses des plantes au stress. En général, une plus grande variété de micro-organismes du sol entraîne une réduction du nombre de maladies des plantes et une augmentation du rendement des cultures.

Les micro-organismes ont le potentiel de développer une interaction endosymbiotique avec d'autres organismes de plus grande taille. En ce qui concerne le système immunitaire, par exemple, la symbiose microbienne est un facteur très important. En plus de contribuer au système immunitaire de l'intestin, les bactéries qui composent la flore intestinale du tractus gastro-intestinal sont responsables de la production de vitamines comme l'acide folique et la biotine, ainsi que de la fermentation des glucides complexes qui sont indigestes. Un certain nombre de bactéries considérées comme avantageuses pour la santé sont appelées probiotiques. Ces probiotiques peuvent être trouvés sous forme de compléments alimentaires ou d'additifs alimentaires.

Dans de nombreuses maladies infectieuses, les agents qui causent la maladie sont appelés agents pathogènes, et ce sont des micro-organismes. Les bactéries pathogènes, responsables de maladies telles que la peste, la tuberculose et l'anthrax ; les parasites protozoaires, qui sont responsables de maladies telles que le paludisme, la maladie du sommeil, la dysenterie et la toxoplasmose ; Et les champignons, qui sont responsables de maladies telles que la teigne, la candidose ou l'histoplasmose, font partie des organismes impliqués. Cependant, d'autres maladies, telles que la grippe, la fièvre jaune et le sida, sont causées par des virus pathogènes. Étant donné que les virus ne sont généralement pas considérés comme des êtres vivants, ils ne sont pas considérés comme des micro-organismes selon la définition précise du terme. Il n'existe aucun exemple connu d'agents pathogènes d'archéens ; Néanmoins, il existe une hypothèse qui suggère un lien entre la présence de certains méthanogènes archéens et les maladies parodontales chez l'homme. Un grand nombre de micro-organismes qui causent des maladies sont capables de s'engager dans des processus sexuels qui semblent aider à leur capacité à survivre dans leur hôte affligé.

L'hygiène est un ensemble de comportements qui visent à éliminer les germes de l'environnement afin de prévenir la propagation des infections ou la pourriture des aliments. S'il est vrai que les micro-organismes, et les bactéries en particulier, peuvent être trouvés presque partout, il est possible que les germes dangereux puissent être abaissés à des niveaux sûrs plutôt que d'être complètement éradiqués. La réduction des germes dans la préparation des aliments peut être réalisée grâce à l'utilisation de techniques de conservation telles que la cuisson, la propreté des ustensiles, de courtes durées de stockage ou en stockant les aliments à basse température. En utilisant la chaleur et la pression, un autoclave est utilisé pour éliminer les micro-organismes dans les situations où une stérilité totale est requise, comme lors de la manipulation d'équipements chirurgicaux.

{Fin du chapitre 1}

Chapitre 2 :Micro-organismes marins

Les micro-organismes que l'on trouve dans un environnement marin, comme l'eau salée d'une mer ou d'un océan ou l'eau saumâtre d'un estuaire côtier, sont inclus dans la catégorie des micro-organismes marins. Cette classification est basée sur l'habitat dans lequel ils se trouvent. Les micro-organismes, souvent appelés microbes, sont des organismes vivants ou des virus microscopiques qui sont si petits qu'ils sont invisibles à la vue nue d'un être humain sans l'utilisation d'un grossissement. On peut y trouver une grande variété de micro-organismes. Ils peuvent être unicellulaires ou multicellulaires, et ils se composent de bactéries, d'archées, de virus et de la majorité des protozoaires. De plus, ils comprennent certains champignons, algues et animaux, tels que les rotifères et les copépodes. Un nombre important d'animaux et de plantes macroscopiques ont des stades juvéniles microscopiques. La classification des virus en tant que micro-organismes est soutenue par certains microbiologistes, tandis que d'autres pensent que les virus ne sont pas des êtres vivants.

Selon un certain nombre d'estimations, les microorganismes marins représentent 70 % ou environ 90 % de la biomasse présente dans l'océan. Considérés dans leur ensemble, ils constituent le microbiome marin. Au cours de milliards d'années, ce microbiome a développé une grande variété de styles de vie et d'adaptations distincts, et il a fini par être impliqué dans le cycle mondial de presque tous les éléments chimiques. En raison de leur rôle de décomposeurs, les micro-organismes jouent un rôle essentiel dans le processus de recyclage des nutriments dans les écosystèmes. En plus de cela, ils sont responsables de la majorité de la photosynthèse qui a lieu dans l'océan, ainsi que du cycle du carbone, de l'azote, du phosphore et de divers autres nutriments et oligo-éléments. Les micro-organismes marins sont responsables de la production d'une quantité importante d'oxygène et de la séquestration du carbone mondial.

Parmi les micro-organismes présents dans les environnements marins, seul un petit pourcentage est pathogène, ce qui signifie qu'ils peuvent causer la maladie ou même la mort chez les plantes et les animaux marins. Les microbes marins, quant à eux, recyclent les principaux composants chimiques, créant et consommant environ la moitié de toute la matière organique produite sur terre chaque année. Les systèmes marins microbiologiques sont responsables des changements dans tous les systèmes mondiaux, car ils sont les habitants du plus grand environnement sur Terre.

Au mois de juillet 2016, des chercheurs ont annoncé avoir découvert une collection de 355 gènes provenant du dernier ancêtre commun universel (LUCA) de toute vie sur la planète, y compris les microbes qui vivent dans l'océan. La minuscule vie qui existe dans les océans est encore mal connue, malgré le fait qu'elle soit nombreuse. Même au début du XXIe siècle, par exemple, très peu de recherches ont été menées sur l'impact des virus dans leurs environnements marins respectifs.

La biomasse marine est composée d'environ 70 % de micro-organismes. Un micro-organisme, souvent appelé microbe, est un organisme microscopique qui est trop petit pour être vu à l'œil nu de manière appropriée. Cela englobe les organismes dont la taille est inférieure à environ 0,1 millimètre dans la pratique.

Ces types d'organismes peuvent avoir une seule cellule ou plusieurs cellules. Une grande variété d'espèces, y compris toutes les bactéries et les archées, la majorité des protistes, qui comprennent les protozoaires, les algues et les protistes qui ressemblent à des champignons, et certains petits animaux, tels que les rotifères, sont inclus dans la catégorie des micro-organismes. Un nombre important d'animaux et de plantes macroscopiques ont des stades juvéniles microscopiques. La classification des virus en tant que micro-organismes est soutenue par certains microbiologistes, tandis que d'autres pensent que les virus ne sont pas des êtres vivants.

En raison de leur rôle de décomposeurs, les micro-organismes jouent un rôle essentiel dans le processus de recyclage des nutriments dans les écosystèmes. Il existe des bactéries qui sont nocives, ce qui signifie qu'elles peuvent causer la maladie ou même la mort chez les animaux et les plantes. Les systèmes marins microbiologiques sont responsables des changements dans tous les systèmes mondiaux, car ils sont les habitants du plus grand environnement sur Terre. La grande majorité de la photosynthèse qui a lieu dans l'océan est réalisée par des microbes. Les microbes sont également responsables du cycle du carbone, de l'azote, du phosphore et d'une variété d'autres nutriments et oligo-éléments.

Agents infectieux

Micro-organismes

A. Archées

Les protistes

Les microchampignons

Animaux miniatures

Nous n'avons toujours pas une compréhension complète à tous les niveaux des questions écologiques fondamentales associées aux micro-organismes que l'on trouve dans nos mers et océans, malgré le fait que les progrès technologiques récents et les découvertes scientifiques ont été énormes. Voici les questions fondamentales :

une. 1. Qu'y a-t-il à trouver ? Quels types de micro-organismes peut-on trouver dans nos océans et nos mers, et en quelles quantités les trouve-t-on ?

Ont-ils lieu ?

2. Comment s'y prennent-ils ? Quels rôles chacun de ces micro-organismes joue-t-il dans l'environnement marin et comment contribuent-ils aux cycles d'énergie et de matière qui se produisent à l'échelle mondiale ?

3. Quels sont les facteurs qui déterminent la présence ou l'absence d'un microbe, et comment ces facteurs affectent-ils la fonction et la biodiversité de l'organisme, et comment influencent-ils l'inverse ?

Même s'il existe une grande variété de vie microscopique sous l'eau, on sait très peu de choses à son sujet. Un exemple est le rôle que jouent les virus dans les écosystèmes marins. La grande majorité des virus marins sont des bactériophages, qui ne sont pas nocifs pour les plantes ou les animaux mais sont nécessaires au maintien des écosystèmes d'eau salée et d'eau douce grâce à leur rôle régulateur. Ils constituent la méthode la plus importante pour recycler le carbone dans l'environnement marin, et ils infectent et éliminent les bactéries que l'on trouve dans les communautés d'organismes vivants dans les environnements aquatiques. Afin de stimuler la création de nouvelles cellules bactériennes et d'algues, les produits chimiques organiques qui sont produits à partir des cellules bactériennes décédées. Il est possible que l'activité virale contribue également à la pompe biologique, qui est le processus par lequel le carbone est extrait des profondeurs de l'océan.

Les micro-organismes qui sont transportés dans l'air voyagent autour du monde en cercle, au-dessus des systèmes météorologiques, mais en dessous des voies aériennes commerciales. La majorité des micro-organismes itinérants proviennent de micro-organismes marins que l'on trouve dans les