Les anaérobies obligatoires
Les anaérobies obligatoires Définition
Les anaérobies obligatoires sont des organismes qui ne peuvent vivre que dans des milieux dépourvus d’oxygène. Contrairement à la majorité des organismes du monde, ces organismes sont empoisonnés par l’oxygène. Les anaérobies obligatoires sont généralement des bactéries, et vivent naturellement dans une grande variété d’endroits. De nombreux anaérobies obligatoires vivent dans le corps humain, dans des endroits comme la bouche et le tractus gastro-intestinal, où les niveaux d’oxygène sont très bas. Parfois, ces bactéries peuvent se déposer accidentellement là où elles ne sont pas censées se trouver, provoquant ainsi une infection grave. Parmi les anaérobies obligatoires figurent les bactéries qui provoquent la gangrène et un certain nombre d’autres infections. Ci-dessous, une lame de microscope montrant le genre de bactéries Clostridium, responsable de la gangrène, du tétanos, du botulisme, de la colite et d’autres infections graves.
Pourquoi les anaérobies obligatoires sont tués par l’oxygène ?
Contrairement aux aérobies obligatoires, qui ont besoin d’oxygène pour survivre, les anaérobies obligatoires sont en fait empoisonnés par celui-ci. Contrairement à de nombreux organismes qui prospèrent dans des environnements oxygénés, les anaérobies obligatoires ne possèdent pas plusieurs enzymes clés nécessaires pour détoxifier l’oxygène dans la cellule. L’oxygène lui-même, en présence d’eau, produit plusieurs sous-produits, dont le peroxyde d’hydrogène (H2O2). Le peroxyde d’hydrogène est un acide faible, qui affecte un certain nombre d’enzymes dans les cellules anaérobies. En cas de taux élevé d’oxygène, la cellule devient si acide qu’elle ne peut plus fonctionner.
C’est pourquoi les anaérobies obligatoires ne se trouvent généralement que dans des zones où il y a peu ou pas d’oxygène. À ce niveau, leurs enzymes métaboliques ne sont pas suffisamment entravées par les changements que l’oxygène provoque. Les bactéries aérobies et les eucaryotes disposent d’un certain nombre de mécanismes de défense contre l’oxygène. Il s’agit notamment des enzymes superoxyde dismutase, catalase et peroxydase, qui aident à traiter les sous-produits de l’oxygène en les conservant sous forme d’oxygène gazeux ou en les transformant en molécules d’eau inoffensives.
Signification évolutive des anaérobies obligatoires
L’existence des anaérobies obligatoires est un indice important dans la théorie des origines de la vie sur la planète Terre. Si notre atmosphère contient aujourd’hui une quantité importante d’oxygène, cela n’a peut-être pas toujours été le cas. La présence d’anaérobies obligatoires aujourd’hui suggère que l’atmosphère contenait autrefois beaucoup moins d’oxygène, ce qui permettait aux bactéries de survivre sans enzymes facilitant l’oxygène. La théorie suggère qu’avec la montée des organismes photosynthétiques, il y a également eu une augmentation du niveau d’oxygène dans l’environnement.
Où existent les anaérobies obligatoires
Aujourd’hui, les anaérobies obligatoires existent dans de nombreux environnements, qui ont tous une qualité déterminante de faibles niveaux d’oxygène. De nombreux anaérobies obligatoires existent dans le sol, loin des couches supérieures qui sont très exposées à l’oxygène. D’autres anaérobies obligatoires se trouvent dans l’intestin, la bouche et l’appareil reproducteur des animaux. Dans ces endroits, elles est peu ou pas d’oxygène car elles ne sont pas exposées aux vaisseaux sanguins.
Parfois, une infection grave peut être provoquée lorsque ces bactéries ont accès aux zones internes stériles du corps. Cela se produit généralement lorsqu’un organisme est blessé, ce qui permet aux bactéries d’accéder aux zones normalement fermées. Si la plaie est fermée rapidement et de manière stérile, les bactéries meurent en présence du sang oxygéné qui arrive dans la zone. Si la plaie n’est pas irriguée et qu’elle est exposée à des anaérobies obligatoires, elle leur offre un endroit où se reproduire et se développer. Beaucoup de ces anaérobies obligatoires libèrent des toxines qui détruisent les tissus réguliers. Cela a pour effet d’aggraver l’infection et de permettre à la bactérie de se propager. De nombreuses infections causées par des anaérobies obligatoires peuvent être mortelles si elles ne sont pas traitées.
Trouver des anaérobies obligatoires
Les anaérobies obligatoires ne peuvent être trouvées que dans des environnements à faible teneur en oxygène. Dans un monde saturé d’oxygène, cela peut sembler comme si les anaérobies obligatoires pouvaient être difficiles à trouver. Mais en fait, c’est le contraire qui est vrai. Les anaérobies obligatoires peuvent être trouvés dans presque tous les environnements, cachés loin de l’exposition à l’oxygène. Pour trouver les anaérobies obligatoires dans n’importe quel échantillon, on peut réaliser une expérience simple comme celle qui suit.
Les cinq images présentées ci-dessus représentent l’endroit où l’on peut trouver différents types de bactéries dans un échantillon cultivé dans un tube à essai au bouchon lâche. Le bouchon lâche permet à l’oxygène de saturer la couche supérieure de la solution de croissance dans le tube. Ainsi, l’image 1 représente les aérobies obligatoires, c’est-à-dire les organismes qui ont besoin d’oxygène. Les anaérobies obligatoires, que l’on voit sur l’image 2, se trouvent de l’autre côté complet du tube à essai.
À cette extrémité du tube à essai, la concentration en oxygène est la plus faible. D’une part, il doit se diffuser à travers toute la colonne d’eau pour atteindre le fond du tube à essai. Sans être perturbé ou aéré de quelque manière que ce soit, le niveau d’oxygène sera naturellement le plus bas ici. De plus, les organismes du tube qui utilisent l’oxygène auront tendance à se rassembler vers le haut. Ces organismes auront tendance à épuiser l’oxygène dans le tube à essai à tous les niveaux. Cela contribue à pousser le gradient d’oxygène vers le haut du tube. Par conséquent, les scientifiques qui recherchent des anaérobies obligatoires n’ont qu’à regarder dans la partie la plus privée d’oxygène de tout échantillon. Les autres images (3-5) représentent d’autres types de bactéries, comme les anaérobies facultatives, qui peuvent survivre dans diverses conditions et peuvent ou non avoir besoin ou utiliser l’oxygène.
Quiz
1. Voici une liste de bactéries et de leurs principales fonctions métaboliques. Lesquelles sont des anaérobies obligatoires ?
- Une bactérie qui utilise l’oxygène pour faciliter le métabolisme du glucose
- Une bactérie qui tolère l’oxygène, mais ne l’utilise pas dans son métabolisme
- Une bactérie qui ne tolère pas l’oxygène, et ne l’utilise pas dans son métabolisme
A. Tout ce qui précède
B. 2 et 3 seulement
C. 3 seulement
2. Un scientifique prélève un échantillon au fond d’un lac voisin. Il divise l’échantillon dans trois tubes à essai. Dans le premier tube à essai, il ajoute une pompe à air. Dans le deuxième tube à essai, il scelle le bouchon et retire l’oxygène. Il laisse le troisième tube non scellé et non perturbé. Quels tubes ne développeront PAS d’anaérobies obligatoires ?
A. Les tubes 1 et 3
B. Tube 1 seulement
C. Tube 2 uniquement
D. Le tube 3 uniquement
3. Les anaérobies obligatoires sont souvent sporulés, ce qui signifie qu’en période de stress, les bactéries stockent leur ADN dans un emballage sécurisé qui peut si les conditions environnementales. Pourquoi est-il important que les anaérobies obligatoires créent des spores capables de survivre à des conditions de forte teneur en oxygène ?
A. Ce n’est pas important
B. Ces spores doivent survivre aux environnements oxygénés pour coloniser les zones à faible teneur en oxygène
C. Ces spores peuvent utiliser l’oxygène pour aider à la reproduction de la bactérie
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6th ed.). New York : W.H. Freeman and Company.
- Université de Comenius. (2018, 3 octobre). Bactéries anaérobies. Récupéré sur Jfmed.uniba.sk : https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf
- Widmaier, E. P., Raff, H., & Strang, K. T. (2008). Vander’s Human Physiology : The Mechanisms of Body Function (11e édition). Boston : McGraw-Hill Higher Education.
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