Psychophiles

Les Psychophiles Ils sont un sous-type d'organismes extrémophiles qui se caractérise par la support de basses températures, généralement entre -20 ° C et 10 ° C, et par des habitats froids en permanence. Ces organismes sont généralement des bactéries ou des arches; Cependant, il existe des métazoaires tels que des lichens, des algues, des champignons, des nématodes et même des insectes et des animaux vertébrés.

Les environnements froids dominent la biosphère de la terre et sont colonisés par des micro-organismes abondants et divers qui jouent un rôle potentiellement critique dans les cycles biogéochimiques mondiaux.

Licen xanthoria elegans un psychrophile bien connu qui peut photosynthétiser à des températures aussi basses que -24 ° C. Photographie prise en Alberta, Canada. Source: Jason Hollinger, Wikimedia Commons

En plus de soutenir les basses températures, les organismes psychophiles doivent également être adaptés à d'autres conditions extrêmes, telles que des pressions élevées, des sels élevés de sels et un rayonnement ultraviolet élevé.

Caractéristiques des organismes psychophiles

Habitats

Les principaux habitats des organismes psychrophiles sont:

-Environnements polaires marins.

-Banc ou glace de mer.

-Environnements polaires terrestres.

-Lagos de grande altitude et latitude.

-Lacs sous-glaciaires.

-Régions alpines froides.

-Surfaces des glaciers.

-Déserts polaires.

-Océan profond.

Adaptations

Les psychophiles sont protégés contre le gel par plusieurs adaptations. L'un d'eux est la flexibilité de leurs membranes cellulaires, qu'ils atteignent, y compris une teneur élevée d'acides gras courts et insaturés dans les structures de leurs membranes lipidiques.

L'effet de l'incorporation de ces acides gras est la diminution du point de fusion, tout en augmentant leur fluidité et leur résistance.

Une autre adaptation importante des psychophiles consiste en la synthèse des protéines antigel. Ces protéines maintiennent l'eau corporelle à l'état liquide et protègent l'ADN lorsque les températures descendent sous le point de congélation de l'eau. Ils empêchent également la formation de glace ou la recristallisation.

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Types de psychrophiles et d'exemples

Organismes unicellulaires

La diversité des psychophiles unicellulaires est très importante, parmi celles-ci, nous pouvons mentionner les membres de la plupart.

De plus, les protéobactéries et la verruchomicrobie. Ils ont également été détectés au Groenland, au Canada, au Tibet et à l'Himalaya.

Parmi les cyanobactéries psychrophiles que nous trouvons Leptolle, Phormidium et nostoc. D'autres genres communs sont unicellulaires Aphanothece, Chroocoque et Charnaesiphon, Et le filamenteux Oscillatoire, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinal et Plectonerna.

Organismes multicellulaires

Parmi les insectes psychrophiles, nous pouvons nommer le genre Diamès de l'Himalaya (Népal), qui reste actif jusqu'à atteindre une température de -16 ° C.

Il y a aussi le Mog Otter (sans ailes), Antarctique Belgique, 2-6 mm de long, endémique à l'Antarctique. C'est le seul insecte du continent et aussi le seul animal exclusivement terrestre.

Les animaux vertébrés peuvent également être psychrophiles. Certains exemples incluent un petit nombre de grenouilles, des tortues et un serpent qui utilise la congélation de l'eau extracellulaire (eau à l'extérieur des cellules) comme stratégie de survie pour protéger leurs cellules pendant l'hiver.

Le nématode antarctique Davidi Panagroimus peut survivre à la congélation de l'eau intracellulaire, puis grandir et reproduire.

Aussi le poisson de la famille Chanchthyidae - qui vivent dans les eaux froides de l'Antarctique et du sud de l'Amérique du Sud - utilisez des protéines antigel pour protéger leurs cellules contre la congélation complète.

Températures de croissance et organismes psychrophiles

La température maximale (t_Max) d'une croissance d'organisme est la plus élevée que cela peut tolérer. Tandis que la température optimale (t_Opter) La croissance est celle dans laquelle l'organisme se développe plus rapidement.

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Il est généralement considéré que tous les organismes qui survivent et se développent à basse température sont psychophiles. Cependant, comme nous le savons, le terme Psychophile Il ne doit être appliqué qu'à les organismes dont t_Max est 20 ° C (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas survivre à des températures plus élevées).

Les micro-organismes de zones très froides ont été isolés, ce qui peut croître en laboratoire à des températures supérieures à 20 ° C, ce qui indique que bien qu'ils soient adaptés à de basses températures, elles ne doivent pas être considérées comme des psychrophiles. Ces micro-organismes sont appelés "mésotolérants", c'est-à-dire qu'ils tolèrent les températures moyennes.

Méthanococcoides burtonii et Méthanogénium frigidum Dans le lac Ace

Méthanococcoides burtonii Il s'agit d'une arc extrétrantal et métanogénique isolée du lac Ace en Antarctique, où la température varie entre 1 et 2 ° C. Cependant, dans les études de laboratoire, il a été constaté que son T_Opter La croissance est de 23 ° C et T_Max  Il est à 28 ° C, il ne faut donc pas être considéré comme psychrophile.

Méthanogénium frigidum C'est aussi une métanogena et halophil_Opter  15 ° C et un T_Max 18 ° C, étant possible de le classer comme un psychrophyle.

On pourrait considérer que le psychrophile M. Frigidum Il devrait être mieux adapté aux basses températures qui M. Burtonii. Cependant, M. Burtonii pousse plus vite que M. Frigidum à des températures de 1 à 2 ° C au lac Ace.

Ces données indiquent qu'il existe d'autres environnements (facteurs biotiques et abiotiques), en plus de la température, qui influencent la croissance démographique de ces micro-organismes dans leur habitat naturel.

La survie d'un organisme dans un environnement donné dépend de la combinaison de multiples facteurs environnementaux et non de l'effet d'un seul. D'un autre côté, chaque micro-organisme a des exigences spécifiques (différentes de la température), ce qui affecte également leurs performances.

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Dans le cas d M. Burtonii et M. Frigidum, Il est connu que chacun utilise différentes sources de carbone et d'énergie: M. Burtonii Utiliser des substrats méthylés, tandis que M. Frigidum Utiliser H₂:CO₂ Pour sa croissance. Le lac Ace est saturé de méthane, ce qui favorise la croissance de M. Burtonii.

Spichopyxis alaskensis et haloarchaea

Spichopyxis alaskensis Il s'agit d'une bactérie isolée d'eaux marines de l'hémisphère nord, où les températures de 4 à 10 ° C prévalent. D'un autre côté, les haloarchaeas, qui sont des arches qui habitent les eaux de sel très saturées, se développent à -20 ° C.

Malgré la présentation de populations élevées dans leurs habitats naturels, aucun de ces micro-organismes n'a été cultivé en laboratoire à moins de 4 ° C.

En même temps, S. Alaskens Il a un T_Max 45 ° C et Haloarchaea peuvent croître à des températures supérieures à 30 ° C, de sorte qu'elles ne pouvaient pas être considérées comme des psychrophiles. Cependant, leurs populations sont bien adaptées et sont très abondantes dans les zones extrêmement froides.

D'après ce qui précède, nous pouvons supposer qu'il existe d'autres facteurs environnementaux limitants qui influencent la survie de ces organismes dans leurs habitats naturels, et la température du plus grand poids n'est pas la température.

Applications biotechnologiques

Les enzymes des organismes psychophiles se caractérisent par une activité élevée à des températures basses et modérées. De plus, ces enzymes ont une mauvaise stabilité thermique.

En raison de ces caractéristiques, les enzymes des organismes psychrophiles sont très attrayantes pour être appliquées dans divers processus de nourriture, de médecine, de biologie moléculaire, dans l'industrie pharmaceutique, entre autres.

Les références

1. Sur le concept de psychrophile. The Isme Journal, 10 (4), 793-795. Doi: 10.1038 / Ismej.2015.160
2. Psychrophiles: de la biodiversité à la biotechnologie. Deuxième édition. Springer Verlag, Heidelberg, Allemagne. pp. 685.