Numéro |
Biologie Aujourd'hui
Volume 208, Numéro 3, 2014
|
|
---|---|---|
Page(s) | 193 - 206 | |
Section | La biosphère profonde : des organismes qui repoussent les limites de la vie | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jbio/2014023 | |
Publié en ligne | 5 décembre 2014 |
La vie sous pression des microorganismes piézophiles
The high pressure life of piezophiles
Laboratoire de Géologie de Lyon, UMR CNRS 5276, École Normale Supérieure de Lyon,
46 Allée
d’Italie, BP
7000, 69342
Lyon,
France
Auteur correspondant : Philippe Oger, poger@ens-lyon.fr
Reçu : 29 Avril 2014
La biosphère profonde regroupe un ensemble très disparate d’environnements localisés en profondeur dans les océans, sous le plancher océanique et dans le sous-sol. Dans la biosphère profonde, la pression hydrostatique augmente avec la profondeur pour atteindre des valeurs qui inhibent la croissance des organismes de surface. On y trouve des organismes, dits piézophiles, capables de vivre dans ces conditions extrêmes de pression. Les bactéries piézophiles connues sont principalement des γ-protéobactéries psychrophiles appartenant à cinq genres, Photobacterium, Shewanella, Colwellia, Psychromonas et Moritella, alors que les Archaea piézophiles sont toutes (hyper)thermophiles et appartiennent principalement aux Thermococcales. On ne connaît pas à ce jour de groupes microbiens limités à la biosphère profonde. La haute pression hydrostatique a un impact important sur les macromolécules biologiques et sur le cycle cellulaire, qui entraîne une baisse de fonctionnalité de nombreux composants cellulaires et éventuellement la mort cellulaire chez les organismes piézosensibles. Les différentes études physiologiques et génétiques menées à ce jour apportent une vision parcellaire des mécanismes adaptatifs possibles chez les piézophiles. Ainsi, il n’est pas clair si cette adaptation requiert la modification de seulement quelques gènes, de quelques voies métaboliques, une altération globale de nombreux gènes, et/ou une régulation compensatoire des gènes dont les produits sont les plus fortement affectés par la haute pression hydrostatique, ou une réponse compensatoire proche de la réponse au stress. L’adaptation piézophile est diffuse dans le génome, contrairement à l’adaptation thermophile ou halophile.
Abstract
The deep biosphere is composed of very different biotopes located in the depth of the oceans, the ocean crust or the lithosphere. Although very different, deep biosphere biotopes share one common feature, high hydrostatic pressure. The deep biosphere is colonized by specific organisms, called piezophiles, that are able to grow under high hydrostatic pressure. Bacterial piezophiles are mainly psychrophiles belonging to five genera of γ-proteobacteria, Photobacterium, Shewanella, Colwellia, Psychromonas and Moritella, while piezophilic Archaea are mostly (hyper)thermophiles from the Thermococcales. None of these genera are specific for the deep biosphere. High pressure deeply impacts the activity of cells and cellular components, and reduces the activity of numerous key processes, eventually leading to cell death of piezosensitive organisms. Biochemical and genomic studies yield a fragmented view on the adaptive mechanisms in piezophiles. It is yet unclear whether piezophilic adaptation requires the modification of a few genes, or metabolic pathways, or a more profound reorganization of the genome, the fine tuning of gene expression to compensate the pressure-induced loss of activity of the proteins most affected by high pressure, or a stress-like physiological cell response. In contrast to what has been seen for thermophily or halophily, the adaptation to high pressure is diffuse in the genome and may concern only a small fraction of the genes.
Mots clés : Biosphère profonde / haute pression hydrostatique / piézophilie / adaptation et évolution / réponse au stress
Key words: Deep-biosphere / high hydrostatic pressure / piezophily / adaptation and evolution / stress response
© Société de Biologie, 2014
Les statistiques affichées correspondent au cumul d'une part des vues des résumés de l'article et d'autre part des vues et téléchargements de l'article plein-texte (PDF, Full-HTML, ePub... selon les formats disponibles) sur la platefome Vision4Press.
Les statistiques sont disponibles avec un délai de 48 à 96 heures et sont mises à jour quotidiennement en semaine.
Le chargement des statistiques peut être long.