• Organismes extrêmophiles

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    Les organismes extrêmophiles

    Organismes extrêmophiles

    On trouve des bactéries dans le sable des déserts, et à 27 000 m d'altitude.

    Des bactéries en voie de multiplication ont été trouvées dans les déchets du réacteur atomique de Los Alamos (2 000 fois la dose mortelle pour l'homme).

    Le microbiologiste Imchenetski a fait survivre des spores à une pression d'un milliardième de millimètre de mercure (10 -9 mm).

    Aux Etats-Unis, dans un laboratoire de la National Research Corporation, trois des plus résistants micro-organismes saprophytiques ont été soumis pendant cinq jours (durée d'un voyage Terre-Lune) à un vide atteignant les deux milliardièmes de millimètre de mercure (10 -10 mm) : ces micro-organismes se portaient mieux que dans une atmosphère normale.

    Extrait de : Sciences et Avenir 203, janvier 1964 (source : exobio

    L’océan originel était à environ 80°C, l’atmosphère était composé 96 % de CO2. Les premiers êtres vivants sont donc apparus dans des conditions qui pour nous seraient extrêmes. Les cyanobactéries sont apparues alors, il y a 3,45 milliards d’années et elles subsistent encore aujourd’hui sous une forme très similaire.

    Guillaume Lebrun  (source : podcastscience

    Les extrêmophiles inspirent la traque de la vie extraterrestre Par Rémy Decourt,

    Deux chercheurs britanniques, installés au Spitzberg, sont partis à la recherche des organismes dits extrêmophiles, capables de prospérer dans des conditions difficiles.

    L'idée de ce projet Amase est de mettre au point des techniques de recherche de la vie utilisables par la Nasa et l'Esa dans le Système solaire, sur Mars ou ailleurs.

    Pour comprendre comment la vie pourrait exister sur d’autres planètes et satellites du Système solaire, deux chercheurs britanniques, Liane Benning, de l’Université de Leeds et Dominique Tobler, de l’Université de Glasgow, se sont rendus sur l'archipel du Spitzberg, une région connue pour être une des plus froides de la Terre.

    Ce site présente en effet certaines analogies avec les dépôts de glace et de givre qui recouvrent les pôles martiens ou d’autres objets glacés du Système solaire comme les satellites Europe ou Encelade.

    Il peut donc être utilisé pour préparer l’exploration robotique et humaine de Mars.

    Benning et Tobler ont mis sur pied leur expédition (du 6 au 20 août) dans le cadre du programme Amase (Arctic Mars Analog Svalbard Expedition).

    Le but est de comprendre comment neige et glace de cette région ont été colonisées par des organismes subsistant avec très peu d’éléments nutritifs dans un environnement caractérisé par de grandes fluctuations de température et des niveaux élevés de rayonnement UV. L’objectif est de déterminer quelles sont les stratégies adoptées par ces organismes extrêmophiles pour y survivre.

    En comprenant cela, on pense augmenter nos chances de détecter et découvrir des formes de vies primitives sur d’autres objets du Système solaire.

     Deux chercheurs, dont le professeur Benning, s’apprêtent à prélever des échantillons du glacier Friedrichbreen (Amase 2009). © Juan Diego Rodriguez-Blanco Tester les instruments sur des cas réels Pour y parvenir, les deux chercheurs vont passer leur temps à prélever des échantillons, avec le souci de ne pas les contaminer, dans les champs de neige près de la station de recherche de Ny-Alesund.

    Ils ne seront pas analysés sur place mais au Royaume-Uni. Benning et Tobler veulent également déterminer le taux de mortalité et le nombre de cellules vivantes, réaliser un catalogue de la biodiversité de la région, étudier la géochimie locale et d'analyser l'ADN des micro-organismes. Ils utiliseront une panoplie d’instruments scientifiques qui seront soumis à des tests de performance et de fiabilité car, si la vie existe ailleurs dans le Système solaire, il est vraisemblable qu’elle le soit en très petite quantité (un petit nombre de cellules dans une région très vaste).

    Autrement dit, les instruments que l’on utilisera dans le futur devront être très sensibles de façon à détecter des indices qui seront très faibles, voire à l’état de traces. En s'appuyant sur les avancées acquises ces dix dernières années sur nos connaissances des différents chemins pris par la vie terrestre, on s'aperçoit que la vie est beaucoup plus robuste qu'on ne le pensait, repoussant les limites au sein desquelles elle peut s'épanouir.

    Notre planète abrite en effet des organismes, dits extrêmophiles, qu'on pensait ne pas pouvoir exister il y a encore seulement quelques années... On a observé des organismes dans des milieux acides, avec des pH pratiquement nuls aussi bien que dans des environnements très basiques. Certains prolifèrent dans des eaux très salines, dans les boues saumâtres ou dans les glaces des pôles. D’autres s’acclimatent très bien à des températures de 110°C, sans lumière ou résistent à des radiations qui tueraient 50.000 fois un humain, voire, comme les inénarrables tardigrades, au vide spatial.

    (source : futura-sciences)

    Extremophiles

    Les extrêmophiles, il faut déjà les définir. C’est un organisme qui a besoin pour se développer, vivre et se multiplier de conditions de pression, de chaleur, d’acidité hors normes pour nous êtres humains. Nous allons dans un deuxième temps détailler ces différentes conditions. Ils sont à ne pas confondre avec les extrêmorésistants, eux ils n’ont pas besoin de ces conditions extrêmes pour vivre, mais ils les supportent, par exemple les radiorésistants, qui peuvent survivre pour certains à des rayonnements nucléaires supérieurs de plus 10’000 fois la dose létale pour tout être humain. Pour résumer cette petite définition, il faut remettre les choses en perspective humaine, puisque pour définir des extrêmophiles il faut bien savoir que c’est d’un point de vue norme pour l’homme. Si nous étions des Gammatolerans Thermococcus, l’être humain serait un extrêmophile pour nous. Nous dépéririons en dessous d’une quarantaine de degrés, et lui peu tenir jusqu’à 5°C sans aucune protections.

    Les catégories

    Les acidophiles : (qui aiment l’acide)

    Les halophiles : (qui aiment le sel) Bien que vivant dans des taux de salinité élèves, ils ne synthétisent pas le sel et même s’en protège. Leurs milieux sont souvent pauvres en eau.

    Les osmophiles : (qui aiment le sucre) Le taux élevé de concentration en sucre provoque souvent les mêmes carences en eau.

    Les alcalophiles : (qui aiment les pH basiques, supérieurs à 9)

    Les psychrophiles (ou cryophiles) : (qui vivent à des températures très basses, entre -12 et -15°C) Groupe le plus répandu, puisque il se trouve qu’une partie non négligeable de notre planète offre des environnements comme cela.

    Les thermophiles : (qui aiment les températures entre 50 et 80°C) Ils sont souvent considérés comme les héritiers directs des premiers organismes terriens issus de l’océan originel ayant accueilli les premières formes de vies.

    Les hyperthermophiles : (qui aime les températures entre 80 et 113°C)

    Les thermoacidophiles : (qui aiment les températures entre 70 et 80°C et une haute teneur en souffre) On les retrouvent majoritairement près des fumeurs noirs ou blacksmockers en anglais.

    Les xérophiles : (qui aiment le manque d’eau)

    Les piézophiles (ou barophiles) : (qui aiment les pressions élevées, plus de 1.000 atmosphères) Souvent en milieu obscur et supporte très mal l’exposition aux U.V. du fait de leur régénération A.D.N. trop inefficace.

    Les lithophiles : (qui aiment la pierre) Ils vivent majoritairement dans les pores sédimentaires de surface, et utilisent la photosynthèse, mais certains ont été retrouvé jusqu’à des profondeurs de 3 kilomètres et des températures de 75°C. Là c’est l’extraction du CO2 de l’eau qu’ils utilisent.

    Les polyextrêmophiles : (qui aiment plusieurs environnements extrêmes)

    Les métalorésistants : (qui résistent au métal) Ils survivent dans des environnements à forte concentration de métaux lourds.

    Les radiorésistants : (qui résistent à de forts taux de radioactivité) Suite aux trois catastrophes majeures au niveau nucléaire au 20ème siècle, on a pu observer des choses très étonnantes. En effet, on a découvert que beaucoup plus d’organismes qu’on ne le croyait pouvaient résister à une radioactivité importante. À Tchernobyl, un écosystème complet mais dégradé c’est reconstitué suite à la mort de l’écosystème précédent. En général ce genre de caractères majoritaires est issu d’événements majeurs. Suite à la première catastrophe nucléaire du 21e siècle, encore au Japon, nous pourrons bientôt étudier de nouvelles choses.

    Les exemples

    Le tardigrade : 

    les tardigrades

    Cette petite bête (1 à 2 mm) est non seulement extraordinaire mais certains scientifiques avancent même l’hypothèse qu’elle serait extraterrestre. Elle possède des capacités impressionnantes :

    1) Elle est capable d’entrer en cryptobiose, c’est à dire de se congeler pendant des milliers d’années et de revenir à la vie ensuite. Certaines sont revenues à la vie après 2000 ans …

    2) Elle résiste à des températures extrêmes: de -272°C (1) à plus de 150°C.

    3) Elle est capable de vivre dans le vide absolu.

    4) Elle est capable de résister à une pression hydrostatique de 600 mégapascals, soit 6 fois la pression exercée au fond de l’océan à 10.000 mètres de profondeur. Il faut savoir qu’à 30 mégapascals, les cellules sont normalement détruites.

    5) Elle peut résister aux radiations et à des produits toxiques.

    En clair si ce n’est pas l’immortalité, ca s’en approche grandement. Ce qui est le plus déroutant et qui conduit à l’hypothèse extraterrestre c’est que le tardigrade possède des capacités d’adaptation à des milieux qui n’existent pas sur Terre …

    Le deinococcus radiodurans :

    deinococcus radiodurans

    1) Il est l’un des 3 organismes les plus résistants à la radioactivité découvert jusqu’à présent avec Deinococcus radiophilus et Rubrobacter radiotolerans. Il résiste à des niveaux de radiation allant jusqu’à cinq millions de rads, soit 5’000 fois la dose mortelle de 1’000 rads (10 Gy) susceptible de tuer un homme. Exposé à 1,5 million de rads, Deinococcus radiodurans répare son ADN en seulement quelques heures et sans perte de viabilité.

    2) Il résiste également aux rayonnements ultra-violets. Il peut tolérer 10 000 fois la dose mortelle de rayonnement UV tolérée par les organismes eucaryotes et 100 fois la dose mortelle pour la plupart des organismes procaryotes.

    3) Il résiste aux attaques de bains acides.

    4) Il résiste bien à la déshydratation complète ou dessiccation. Une fois totalement déshydratée, elle résiste encore mieux aux rayonnements et aux températures extrêmes.

    5) Une température de -45 °C l’inactive, mais ne l’endommage pas.

    Les références

    Dans la ville industrielle de Monthey, en Valais. L’entreprise Swissaustral Biotech SA récolte aux quatre coins du monde des micro-organismes vivants dans des conditions extrêmes de température, d’acidité ou de salinité, comme les sources d’eau chaude, les déserts salés, les régions polaires ou les sites contaminés.

    Les notes

    (1) Le zéro absolu se situe à 0° Kelvin soit -273,15°C, température théorique, car inatteignable ! Au zéro absolu il n’y a plus aucune activité possible même au niveau quantique.

    Guillaume Lebrun  (source : podcastscience)

    Les tardigrades ou oursons d'eau (de l'allemand kleiner Wasserbär) sont de minuscules animaux multicellulaires. Ils forment un embranchement zoologique à part entière : le phylum Tardigrada très proche des arthropodes (super-embranchement des Panarthropodes). L'ourson d'eau est décrit en premier par Johann August Ephraim Goeze en 1773, le nom tardigrade qui signifie "marcheur lent" est donné par Lazzaro Spallanzani en 1777.

    DESCRIPTION

    Les tardigrades ont un corps segmenté en quatre, protégé par une cuticule, et sont dotés de huit petites pattes terminées chacune par des griffes. Les tardigrades vivent un peu partout sur la planète mais se trouvent en plus grand nombre dans les zones où on trouve de la mousse (comme les forêts et la toundra) car elle constitue, avec le lichen, leur aliment de prédilection. On en retrouve du haut de l'Himalaya (à plus de 6 000 m d'altitude) jusque dans les eaux profondes (par 4 000 m de fond) et des régions polaires à l'équateur. Ils sont présents dans le sable, les mousses des toitures humides, sur des sédiments salins ou d'eau douce, où ils peuvent être très nombreux (jusqu'à 25.000 par litre).

    CARACTÉRISTIQUES

    • Taille : les plus grands (adultes) peuvent atteindre une longueur de 1,5 mm, le plus petit en-dessous de 0,1 mm. Les larves fraîchement pondues peuvent être plus petites que 0,05 mm. Les femelles peuvent pondre de une à trente larves à la fois.
    • Durée de vie : elle est de quelques mois seulement. Cependant les tardigrades sont capables de rentrer en cryptobiose, ce qui leur permet de survivre très longtemps.
    • Extrême résistance : les tardigrades ont une très forte résistance aux radiations (Rayons X) - plus de 1.100 fois ce que l'homme peut endurer - et aux produits toxiques. Les mécanismes de protection, détaillés plus bas, leur permettent de survivre dans d'autres conditions extrêmes comme le vide presqu'absolu, mais aussi dans de hautes pressions ou dans un froid extrême (plusieurs jours à -272,8°C , -458°F) ou dans de hautes chaleurs (quelques minutes à 150°C, 302°F).
    • Cryptobiose : les tardigrades ont la faculté d'entrer dans un état proche de la non-vie, durant lequel l'activité vitale devient presque indécelable en s'abaissant à 0,01 % de la normale. Le record en laboratoire est actuellement de 8 ans dans un état de cryptobiose après lesquels les tardigrades sont revenus à la vie. Pour entrer en cryptobiose, les tardigrades rétractent leurs huit pattes et déshydratent presque complètement leur organisme (perte de plus de 99% de leur eau), remplaçant l'eau à l'intérieur de leurs cellules par un sucre qu'ils synthétisent. Ce sucre se comporte comme une sorte d'antigel et préserve les structures cellulaires. Pour compléter la protection, ils se protègent dans une petite boule de cire microscopique appelée tonnelet. Lors du retour à des conditions dites "normales", l'ourson des eaux redevient actif en une durée qui va de quelques minutes à quelques heures.

    CLASSIFICATION

    • 1.000 espèces à ce jour réparties en trois ordres.


    Malgré le froid extrême, les UV, la déshydratation, des tardigrades sont rentrés quasi indemnes d'un séjour dans le vide spatial. Etonnant.

    Le froid absolu, le vide spatial, les rayonnements ultra-violets (UV)... L'espace est un environnement hostile, où aucun être vivant ne pourrait survivre. Aucun, sauf les tardigrades ! Ces minuscules animaux spécialistes des milieux extrêmes sont récemment revenus quasi indemnes d'un voyage dans l'espace. Embarqués à bord d'un vaisseau spatial européen lancé en septembre 2007 par une fusée russe Soyouz, des tardigrades ont été exposés pendant dix jours directement au vide spatial, à 270 km d'altitude.

    Certains ont été protégés des UV. D'autres ont été exposés soit aux UV-A, soit aux UV-B, quand d'autres n'avaient aucune protection. Hormis quelques bactéries, n'importe quel animal mourrait rapidement dans ces conditions. Avant même que le vide ne provoque une extrême déshydratation, les UV, mille fois supérieurs à ceux qui parviennent sur Terre, auraient détruit ses chromosomes. Que nenni ! De retour sur Terre, une partie des tardigrades semblaient intacts, bien qu'en état de vie ralentie, selon les biologistes suédois de l'université de Kristiansand qui les ont étudiés. Ceux qui n'étaient pas protégés étaient morts. Mais 20 % de ceux exposés aux UV-B avaient survécu. Et ceux soumis aux seuls UV-A ou entièrement protégés avaient quasiment tous survécu, et ce malgré une déshydratation extrême. Petit à petit, les survivants ont repris leur activité normale et se sont même reproduits ! Pourtant, le séjour n'a pas forcément été sans conséquences, car les UV ont pu endommager leur ADN. Des dégâts que certains ont visiblement réussi à réparer pour survivre. Reste à découvrir par quel mécanisme. 

     (source : planete.gaia)

      

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