Les archées du sol, mais qu’est-ce que c’est ? En quoi ça concerne l’agriculture ? Micro & Macro font le point !
1 – Micro-bio : Définition et histoire des archées du sol
2 – Au Microscope : Morphologie et cycle de vie des archées du sol
3 – Biocénose : Place des archées du sol dans le réseau trophique
4 – Macrorama : Fonctions écologiques des archées du sol
5 – Envie d’agir ? Comprendre la place des archées du sol et adapter ses pratiques
Que sont les archées du sol ?
Le mot “archée” vient du grec “arkhaîos” (primitif) car on a d’abord considéré ces organismes comme étant des bactéries primitives (on les a appelées au départ “archéobactéries”). Depuis 2015, les archées sont considérées comme formant un règne à part entière.
Les archées présentent des similitudes avec les bactéries : elles sont constituées d’une seule cellule (unicellulaires) mais peuvent s’associer en amas ou filaments. Leur cellule ne possède pas de noyau (elles sont Procaryotes) et leur matériel génétique est constitué d’un chromosome circulaire ainsi que de quelques gènes indépendants portés par des plasmides (de l’ADN libre). Au microscope, il n’y a donc pas de différence entre archées et bactéries. C’est le développement de la phylogénétique moléculaire (classement du vivant à partir d’analyses génétiques) dans les années 70 qui a permis de mettre en évidence des différences dans l’histoire évolutive des deux règnes. Les connaissances actuelles ne permettent pas de quantifier le nombre d’espèces d’archées mais elles seraient particulièrement nombreuses dans l’océan et représenteraient jusqu’à 20% de la biomasse sur Terre.
Tout comme les bactéries, les archées sont partout (eau, sol, lacs salés, sédiments marins, zones volcaniques, système digestif des mammifères). Certaines se distinguent par leur capacité à supporter les conditions extrêmes (températures proches de 100°C ou de 0°C, pression exceptionnelle, milieux très chargés en sel, très acides ou très alcalin, etc…). On dit qu’elles sont « extrêmophiles ».
Histoire des archées du sol
Les plus vieux organismes du monde ?
Les fossiles les plus anciens de Procaryotes datent d’environ 3,5 milliard d’années. Cependant, ces derniers n’apportent que des indices morphologiques et rien ne permet d’y distinguer les bactéries des archées : on ne peut que supposer que les archées sont aussi vieilles que les bactéries.
Les études phylogénétiques du physicien Carl Woese dans les années 70 proposent l’existence d’un ancêtre commun universel baptisé « LUCA » ( Last Universal Commun Ancestor) qui aurait donné naissance à l’ensemble des êtres vivants actuels à travers la séparation des bactéries, des archées et des Eucaryotes (qui comprend les règnes des animaux, des végétaux, des champignons, des protozoaires et des chromistes).
Morphologie des Archées du sol
Les archées présentent une grande diversité morphologique. La plupart des archées mesurent entre 0.1 micromètre et 15 micromètres (0.015 mm). Pour les classifier on fait référence à leur forme de base qui peut être :
Sphérique :
Ce sont les coques.
Allongée en bâtonnet :
Ce sont les bacilles lorsqu’elles sont droites ou les vibrions lorsqu’elles sont en forme de virgule.
Formes autres :
En forme de lobe, mais aussi, plus étonnant, en forme de carré comme Haloquadratum walsbyi.
La différenciation entre archées et bactéries se faisant difficilement au microscope, elle se fait au niveau moléculaire et biochimique. Tout d’abord, les archées présentent des protéines similaires aux Eucaryotes (organismes possédant une ou plusieurs cellules dotée(s) d’un noyau) notamment impliquées dans la duplication et la traduction du matériel génétique.
La membrane cellulaire des archées est d’une nature chimique unique : elle est constituée d’ethers d’acides gras, à la différence des bactéries et des Eucaryotes dont les cellules ont une membrane constituée d’esters (avec un « s » et sans « h ») d’acides gras. Enfin, la capacité physiologique de produire du méthane n’a été retrouvée que dans le règne des archées. Ces caractéristiques confortent l’idée que bactéries, cellules Eucaryotes et archées sont trois lignées issues d’un ancêtre commun.
Le cycle de vie des archées du sol : la nutrition
Les archées peuvent être aérobies (elles ont besoin d’oxygène pour vivre), anaérobies facultatives (elles peuvent vivre en milieu oxygéné mais préfèrent l’absence d’oxygène) ou anaérobies strictes (elles ne vivent que dans les milieux dépourvus d’oxygène). Certaines archées ont besoin de composés organiques préexistants (sucres simples, acides aminés) pour se nourrir : elles sont hétérotrophes.
D’autres consomment plutôt des composés inorganiques (ions métalliques, hydrogène gazeux) : elles sont autotrophes. Les archées halophiles, vivant en milieu très salé, peuvent utiliser la lumière comme source d’énergie. Le mécanisme n’utilise pas de chlorophylle mais une autre protéine (la bactériorhodopsine) et ne fixe pas de carbone mais du phosphore. Il est donc différent de la photosynthèse.
Le cycle de vie des archées du sol : la reproduction
La reproduction des archées se fait de manière asexuée, par division cellulaire. Les individus parents et enfants sont toujours identiques. Il est à noter que les mécanismes biochimiques de la division cellulaire des archées présentent des similitudes avec celle des bactéries mais aussi avec celle des Eucaryotes.
Place des archées du sol dans le réseau trophique
Fonctions écologiques des archées du sol
Au niveau du sol, les archées remplissent de nombreuses fonctions communes aux bactéries (décomposition, minéralisation, création de biofilms,etc…). La découverte récente d’archées effectuant, tout comme les bactéries, des processus de nitrification présume de leur importance dans le cycle de l’azote. De même, leurs capacités de méthanisation, même s’il n’a pas de rapport direct avec la création du sol, joue un rôle important dans le cycle du carbone : elles rendent disponibles pour les plantes de larges quantités de carbones dans l’atmosphère.
Leur résistance aux milieux extrêmes font qu’elles peuvent occuper des niches écologiques souvent inexploitables pour les autres organismes (milieux hypersalés, pollués, hyper acides ou hyperalcalins, etc…) et y effectuer leurs fonctions là où les bactéries ne le peuvent.
Comprendre la place des archées du sol et adapter ses pratiques
Si l’on veut favoriser le développement des archées, il faut respecter les mêmes principes généraux que pour les bactéries : maintenir un sol aéré pour favoriser les espèces aérobies par l’utilisation de la grelinette ou d’engrais verts décompactants, bannir les passages qui tassent le sol sur les zones de cultures et l’enfouissement des litières. Mais pourquoi, sachant que certaines archées sont anaérobies et n’ont pas besoin d’oxygène ?
Simplement parce que les archées anaérobies sont celles qui produisent le méthane : bien qu’il s’agisse d’un phénomène naturel, le méthane est un gaz à effet de serre. Pour simplifier, un sol non-aéré va libérer du carbone dans l’atmosphère, au lieu de le stocker.
- Anonyme, Les Archées : troisième domaine du vivant [en ligne], Université Pierre et Marie Curie, 18/02/2007, [consulté le 07/12/2017], disponible sur : http://genetique.snv.jussieu.fr/OLD%20SITE/Documents%202007/cours_Archaea_BMC_429_2007small6.pdf
- Contributeurs à Wikipédia, Archaea [en ligne], Wikipédia, 27/09/2002, 30/11/2017 [consulté le 07/12/17], disponible sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Archaea
- Contributeurs à Wikipédia, Métabolisme méthanogène [en ligne], Wikipédia, 26/10/2005, 07/03/2017 [consulté le 07/12/2017], disponible sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tabolisme_m%C3%A9thanog%C3%A8ne
- Contributeurs à Wikipédia, Règne (biologie) [en ligne], Wikipédia, 04/07/2003, 28/11/2017 [consulté le 07/12/2017], disponible sur :
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A8gne_(biologie) - PERROCHIA L., Les Archées : rencontre du troisième type [en ligne], Muséum national d’Histoire naturelle, 04/02/2015, [consulté le 07/12/2017], disponible sur : http://edu.mnhn.fr/mod/page/view.php?id=1596
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PRUVOST G., Les Dossiers de Micro & Macro – Les Archées du sol [en ligne], Chez le Père Magraine, 08/01/2018, 07/06/2018 [consulté le XX/XX/XXXX], disponible sur : https://chezleperemagraine.com/blog/micro-macro-archees-du-sol/
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