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.

Comparaison du développement de bactéries aérobie, anaérobie ou aéro-anaérobie.

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 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

Fenchel, T., & Finlay, B. (2008). Oxygen and the spa­tial struc­ture of micro­bial com­mu­ni­ties. Biological Reviews. doi:10.1111/j.1469185x.2008.00054.x (lien)

Morvan, C., Folgosa, F., Kint, N., Teixeira, M., & Martin-Verstraete, I. (2021). Responses of Clostridia to oxy­gen : From detoxi­fi­ca­tion to adap­tive stra­te­gies. Environmental micro­bio­lo­gy, 10.1111/14622920.15665. Advance online publi­ca­tion. https://doi.org/10.1111/14622920.15665 (lien)

Richardson, D. J. (2000). Bacterial res­pi­ra­tion : A flexible pro­cess for a chan­ging envi­ron­ment. Microbiology, 146(3), 551571. doi:10.1099/002212871463551 (lien)