Type respiratoire des bactéries
Définition
Le type respiratoire définit comment une espèce de bactérie interagit avec le dioxygène (O2) présent dans l’air :
– aérobie stricte, a besoin de dioxygène pour se développer ;
– anaérobie stricte, ne peut pas se développer en présence de dioxygène ;
– aéro-anaérobie (ou anaérobie facultative), peut se développer en présence ou en absence de dioxygène.
Comment déterminer le type respiratoire bactérien ?
Cultiver les bactéries dans un milieu liquide permet d’étudier leur type respiratoire. Pour cela on utilise souvent le milieu de culture viande-foie ainsi que de grands tubes avec un faible diamètre. Avant d’être utilisé, le milieu est porté à ébullition, on parle de régénération, pour chasser le dioxygène dissous à l’intérieur du liquide. Après la régénération, il n’y a plus de dioxygène au fond du tube. Par contre, du dioxygène provenant de l’atmosphère va rentrer (se solubiliser) en haut du tube. Un gradient va ainsi se former entre le haut du tube qui est riche en dioxygène et le fond qui est pauvre.
Les bactéries aérobies peuvent se développer uniquement en surface où la concentration de dioxygène est la plus forte. Au contraire les bactéries anaérobies peuvent se développer uniquement au fond du tube où la concentration en dioxygène est la plus faible.
Ça veut dire quoi respirer ?
Les bactéries aérobies peuvent respirer du dioxygène comme les humains (et les autres animaux). Cela est possible via un groupe de protéines membranaires appelé « chaine respiratoire » qui va utiliser le dioxygène (comme accepteur terminal d’électrons). Chez les humains, ces protéines sont localisées au sein des mitochondries tandis que chez les bactéries elles se trouvent dans la membrane cellulaire.
Les bactéries (aéro)anaérobies peuvent respirer d’autres molécules que le dioxygène. En effet, leurs chaines respiratoires peuvent utiliser d’autres molécules (en tant qu’accepteur terminal d’électrons). Certaines bactéries peuvent ainsi respirer du fer (Fe3+), des nitrates (NO3–) ou diverses molécules organiques.
Certains micro-organismes sont capables de se développer sans « respirer », c’est-à-dire sans utiliser de chaine respiratoire. Dans ce cas, ces organismes utilisent un autre mécanisme biochimique appelé fermentation.
Est-ce dangereux pour les bactéries de respirer du dioxygène ?
La respiration du dioxygène conduit à la formation de molécules, appelées espèces réactives de l’oxygène, pouvant être toxiques pour les organismes vivants. Les organismes utilisant ce type de respiration disposent de mécanismes leur permettant de se protéger de ces espèces réactives.
Comment les bactéries anaérobies évitent d’être inhibées par le dioxygène ?
Les bactéries anaérobies strictes peuvent résister de façon temporaire à de faibles expositions au dioxygène. Ces bactéries possèdent des enzymes capable de transformer (réaction de réduction) le dioxygène (O2) en eau (H2O) pour se protéger. Elles peuvent aussi produire des enzymes impliquées dans la détoxification des espèces réactives de l’oxygène (générées par le dioxygène) ou d’autres servant à réparer les dommages subis par la cellule.
Référence
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Morvan, C., Folgosa, F., Kint, N., Teixeira, M., & Martin-Verstraete, I. (2021). Responses of Clostridia to oxygen: From detoxification to adaptive strategies. Environmental microbiology, 10.1111/1462-2920.15665. Advance online publication. doi.org/10.1111/1462-2920.15665 (lien)
Richardson, D. J. (2000). Bacterial respiration: A flexible process for a changing environment. Microbiology, 146(3), 551–571. doi:10.1099/00221287-146-3-551 (lien)