Bactéries chimioautotrophes et chimiolithotrophes

Les bactéries autotrophes obtiennent le carbone dont elles ont besoin pour assurer leur survie et leur croissance à partir du dioxyde de carbone (CO2). Pour transformer cette source de carbone, les bactéries ont besoin d’énergie. Les bactéries chimioautotrophes et les bactéries chimiolithotrophes obtiennent leur énergie de l’oxydation de composés inorganiques (non carbonés). Autrement dit, elles tirent leur énergie de l’énergie déjà stockée dans les composés chimiques. En oxydant les composés, l’énergie stockée dans les liaisons chimiques peut être utilisée dans les processus cellulaires. Des exemples de composés inorganiques qui sont utilisés par ces types de bactéries sont le soufre, l’ion ammonium (NH4+) et le fer ferreux (Fe2+).

La désignation autotrophe signifie « qui s’auto-alimente ». En effet, les chimioautotrophes et les chimiolithotrophes sont capables de se développer sur un milieu dépourvu de carbone. La désignation lithotrophique signifie « mangeur de roche », ce qui atteste encore de la capacité de ces bactéries à se développer dans des milieux apparemment inhospitaliers.

La plupart des bactéries sont chimiotrophes. Si la source d’énergie consiste en de grands produits chimiques de structure complexe, comme c’est le cas lorsque les produits chimiques sont dérivés d’organismes autrefois vivants, ce sont les bactéries chimioautotrophes qui utilisent cette source. Si les molécules sont petites, comme dans le cas des éléments énumérés ci-dessus, elles peuvent être utilisées par les chimiolithotrophes.

Seules les bactéries sont des chimiolithotrophes. Les chimioautotrophes comprennent les bactéries, les champignons , les animaux et les protozoaires .

Il existe plusieurs groupes courants de bactéries chimioautotrophes. Le premier groupe est celui des bactéries sulfureuses incolores. Ces bactéries sont distinctes des bactéries sulfureuses qui utilisent la lumière du soleil. Ces dernières contiennent le composé chlorophylle, et apparaissent donc colorées. Les bactéries sulfureuses incolores oxydent le sulfure d’hydrogène (H2S) en acceptant un électron du composé. L’acceptation d’un électron par un atome d’oxygène crée de l’eau et du soufre. L’énergie de cette réaction est ensuite utilisée pour réduire le dioxyde de carbone et créer des hydrates de carbone. Un exemple de bactérie sulfureuse incolore est le genre Thiothrix.

Un autre type de chimioautotrophe est la bactérie « fer ». Ces bactéries sont le plus souvent rencontrées sous la forme de la couche de couleur rouille et visqueuse qui s’accumule à l’intérieur des réservoirs des toilettes. Dans une série de réactions chimiques similaires à celles des bactéries sulfureuses, les bactéries du fer oxydent les composés du fer et utilisent l’énergie obtenue par cette réaction pour former des hydrates de carbone. Des exemples de bactéries du fer sont le Thiobacillus ferrooxidans et le Thiobacillus thiooxidans. Ces bactéries sont courantes dans les eaux de ruissellement des mines de charbon. L’eau est très acide et contient du fer ferreux. Les chimioautotrophes prospèrent dans un tel environnement.

Un troisième type de bactéries chimioautotrophes comprend les bactéries nitrifiantes. Ces chimioautotrophes oxydent l’ammoniac (NH3) en nitrate (NO3-). Les plantes peuvent utiliser le nitrate comme source de nutriments. Ces bactéries nitrifiantes sont importantes pour le fonctionnement du cycle global de l’azote. Des exemples de bactéries nitrifiantes chimioautotrophes comprennent Nitrosomonas et Nitrobacter.

L’évolution des bactéries pour exister en tant que chimioautotrophes ou chimiolithotrophes leur a permis d’occuper des niches qui, autrement, seraient dépourvues de vie bactérienne. Par exemple, ces dernières années, les scientifiques ont étudié une grotte près de Lovell, dans le Wyoming. L’eau souterraine qui traverse la grotte contient un acide sulfurique puissant. De plus, il n’y a pas de lumière du soleil. La seule source de vie pour les populations bactériennes prospères qui adhèrent aux roches sont les roches et la chimie de l’eau souterraine.

Le rendement énergétique de l’utilisation des composés inorganiques est loin d’être aussi important que l’énergie qui peut être obtenue par d’autres types de bactéries. Mais, les chimioautotrophes et les chimiolithotrophes ne sont généralement pas confrontés à la concurrence d’autres micro-organismes, de sorte que l’énergie qu’ils sont en mesure d’obtenir est suffisante pour soutenir leur existence. En effet, les processus inorganiques associés aux chimioautotrophes et aux chimiolithotrophes peuvent faire de ces bactéries l’une des plus importantes sources d’altération et d’érosion des roches sur Terre.

La capacité des bactéries chimioautotrophes et chimiolithotrophes à se développer grâce à l’énergie gagnée par les processus inorganiques est la base des activités métaboliques des bactéries dites extrêmophiles . Il s’agit de bactéries qui vivent dans des conditions extrêmes de pH, de température ou de pression, pour ne citer que trois exemples. De plus, il a été suggéré que les capacités métaboliques des extrêmophiles pourraient être reproduites sur des corps planétaires extraterrestres.

Voir aussi Métabolisme

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