L’arbre de la vie, les procaryotes et les bactéries

L’arbre de la vie, les procaryotes et les bactéries

En 1859, Charles Darwin a publié l’hypothèse selon laquelle toutes les espèces vivantes sont le fruit de l’évolution et de l’adaptation de leurs ancêtres. Après la publication de cette théorie de l’évolution 1866, le naturaliste allemand Ernst Haeckel a poussé plus loin l’idée de Darwin : il a construit un arbre du vivant avec un tronc symbolisant l’ancêtre commun à tous les organismes vivants, et des ramifications correspondantes aux lignées qui avaient conduit aux organismes modernes . À partir de là, les naturalistes, puis les biologistes de l’évolution n’ont cessé de chercher à décrire concrètement la diversité du monde vivant à l’aide d’un tel arbre, en s’appuyant sur les ressemblances entre espèces. Depuis, plus de 2,3 millions d’organismes vivants sont désormais reliés au niveau de l’arbre de la vie. Beaucoup restent encore à recenser. Si l’on prend une classification très simplifiée des espèces, cela donne trois grandes catégories:

1) Les eucaryotes, organismes unicellulaires ou multicellulaires, comprennent tous les êtres vivants les plus connus: plantes, champignons et animaux.
2) Nous trouvons au milieu les archées. Ces microorganismes sont unicellulaires et procaryotes (c’est pourquoi ils ont longtemps été confondus avec les bactéries vu qu’ils possèdent leurs formes, mais ils sont biochimiquement plus semblables aux eucaryotes). Ils sont également ubiquitaires (sols, océans, rumens et environnements extrêmes).
3) Enfin, nous retrouvons les bactéries, ces orgamsmes microscopiques unicellulaires (elles font elles aussi partie des procaryotes) se distinguant comme étant des microorganismes unicellulaires.

Les bactéries 

Les bactéries sont la forme de vie la plus dominante sur Terre depuis 3 500 millions d’années. Le nombre total des bactéries a été estimé sur Terre à hauteur de 5 millions de trillion (5 x 10³⁰ de cellules) [1]. Les bactéries constituent également le type cellulaire le plus abondant de la planète. Même notre propre corps contient plus de cellules bactériennes que de cellules humaines [2].

Une bactérie est un microorganisme unicellulaire qui ne possède pas de noyau ni d’autres organites liés à la membrane. Les bactéries sont parfois appelées « procaryotes ». En grec, « procaryote» signifie littéralement « avant la noix» (où « la noix » est le noyau). Les bactéries s’adaptent bien à leur environnement et se présentent donc sous de nombreuses formes assurant cette adaptation. Cependant, ils ont tous quelques points communs dans leur anatomie .

Parmi les structures organisationnelles communes à la majorité des bactéries, on retrouve :
1) Capsule: une couche protectrice, souvent gluante, contenant souvent des sucres (polysaccharides), qui aide à protéger la bactérie. Ceci rend également les bactéries virulentes. Ce qui signifie que la bactérie devient plus susceptible de provoquer une maladie, car elle aide la cellule à survivre contre les attaques. Par exemple, les bactéries peuvent survivre à une attaque du système immunitaire du corps humain.
2) Paroi cellulaire: chez les bactéries, la paroi cellulaire est généralement constituée de peptidoglycane, un composé protéique et sucré. Cette structure donne à la cellule une certaine rigidité et protection contre le stress extracellulaire.
3) Membrane cellulaire: comme dans la plupart des cellules, la membrane plasmique de la bactérie agit en coordonnant le passage des molécules à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
4) Cytoplasme: comme dans beaucoup de cellules, le cytoplasme sert de support par lequel les molécules sont transportées, ainsi que de système pour maintenir les conditions (telles que la température et le pH) optimales pour la cellule.
5) Ribosomes: machines moléculaires faites d’ ARN et de protéines responsables de la synthèse des protéines de la bactérie.
6) Nucléoïde : c’est la région où se trouve l’ADN de la bactérie. Contrairement au noyau, il n’est pas entouré d’une membrane.
7) Flagellum : c’ est un prolongement cytoplasmique. Dans de nombreuses bactéries, un ou plusieurs flagellums est présent et constitue le moyen par lequel la cellule se déplace. C’est une structure assurant la mobilité de la cellule bactérienne.
8) Pilus: cet appendice se situe à la surface de la paroi de nombreuses bactéries à Gram négatif (et exceptionnellement des bactéries à Gram positif), plus courts et plus fins que des flagelles, ils ne peuvent pas être impliqués dans la mobilité. On en distingue des pili communs (structures protéiques filamenteuses sur les parois bactériennes) et des pili sexuels (en nombre très restreint, pas plus que trois et sont codés par le plasmide F ayant un rôle essentiel dans la conjugaison bactérienne ).
9) Mésosome: ce sont des invaginations de la membrane plasmique en forme de vésicule, de tube ou de lamelle. Plusieurs théories controverses discutent de son rôle encore malcompris. Les mésosmes sont plus souvent observées chez les bactéries Gram+.

Les organismes supérieurs, dont l ‘Homme, sont colonisés par ces bactéries que ce soit du niveau du macroenvironnement (maison, jardin, air. .. ) ou au niveau de leur microenvironnement (leur corps en tant que tel). Ces relations sont parfois bénéfiques aux deux partenaires. Certaines de ces bactéries sont indispensables à l’Homme en particulier pour sa digestion et la production de vitamines [3]. On parle ici du microbiote intestinal. Alors que d’ autres bactéries lui sont pathogènes par exemple Streptococcus pneumoniae qui cause des maladies allant d’une simple infection de l’oreille ou des sinus à une pneumonie ou une infection de la circulation sanguine [4].

Table des matières

CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 L’arbre de la vie, les procaryotes et les bactéries
1.1.1 Les bactéries
1.2 Bactéries et évolution
1.2.1 Les mutations bactériennes
1.2.2 L’ubiquité des bactéries
1.2.3 Les applications industrielles des bactéries
1.3 Identification génétique des bactéries via le gène codant pour l’ARNr 16S
1.3.1 Les avancées dans les techniques de séquençage
1.3.2 Les gènes ribosomiques et leur utilisation pour l’identification des
espèces
1.3.3 Le gène codant pour}’ ARNI6S
1.304 Le séquençage d’ADN pour la caractérisation de l’ARN 16S
lA Relation bactéries et environnements
1.4.1 Théorie 1 : la relation bactérie vs environnement est multiparamétrique
1.4.2 Théorie 2 : la relation bactéries VS environnement est monoparamétrique
1.5 Les enzymes bactériennes
1.5.1 Les cellulases
1.5.2 Les xylanases
1.5.3 La polyhydroxylakanoate synthase (PHA synthase) ou PHAc
1.5.4 La lignine peroxidase (LiP)
1.6 Les applications des bactéries productrices d’enzymes
1.7 Quand la nature aide la nature
1.7.1 L’ industrie des pâtes et papiers
1.7.2 Les huiles usées de moteur HUM (ou huiles de vidange d’automobile)
1. 7.3 Valorisation des boues papetières et huiles usées de moteur
1.8 Les biopolymères bactériens: les enjeux de demain
1.8.1 Les polyhydroxyalcanoates : biopolymères intracellulaires
1.8.2 Les biopolymères extracellulaires
1.9 Hypothèses
1.1 0 Objectifs
1.10.1 Objectifs généraux
1.10.2 Objectifs spécifiques
CHAPITRE II MICROBIAL DIVERSITY IN V ARIOUS TYPES OF P APER MILL SLUDGE: IDENTIFICATION OF ENZYME ACTIVITIES WITH POTENTIAL INDUSTRIAL APPLICATIONS
2.1 Contribution des auteurs
2.2 Résumé de l’article (français)
2.3 Article complet (anglais) : Microbial diversity in various types of paper mill
sludge: identification of enzyme activities with potential industrial
applications
Abstract
Background
Methods
Paper mill sludge sampling and characteristics
Isolation and growth ofbacteria from sludge sarnples
Morphological identification and physiological characterization of the
different strains
Screening ofhydrolytic enzyme-producing bacteria
Detection ofligninolytic enzymes
Bacteria growth and agar plate decolorization of Kraft pulping liquors
Bacteria decolorization of lignin-mimicking dyes
Identification ofPHA producing bacteria
PCR amplification of 16S rRN A gene and sequencing
Results and discussion
Identification of bacterial strains from paper mill sludge samples
Morphological and physiological characterization of strains from paper
mill sludge samples
Hydrolytic activities associated with the bacteria screened from paper mill
sludge
Detection of ligninolytic enzymes
Decolorization and utilisation of pulping liquors as carbon source by
bacteria
Decolorization of industrial dyes by sludge bacteria
Bioplastic production by sludge microflora
Conclusion
Acknowledgements
Competing interests
Rights and permissions
Open access
References
Supplementary materials
CHAPITRE III DEGRADATION OF USED ENGINE OIL ALKANES BY ITS INDIGENOUS BACTERIA, PRODUCTION OF PHA AND SECRETION OF AN ELASTOMER-LIKE BIOPOL YMER
3.1 Contribution des auteurs
3.2 Résumé de l’article (français)
3.3 Article complet (anglais) : Degradation of used engine oil alkanes by its
indigenous bacteria, production of PHA and secretion of an elastomer-like
biopolymer
Abstract
Introduction
Materials and methods
Used engine oil sampling
Isolation and growth ofbacteria from UEO samples
Morphological identification and biochemical characterization
PCR amplification of 16S rRNA gene and sequencing
Tolerance ofbacteria to UEO high concentration
Chemical analysis of the UEO
Monitoring degradation of alkanes by FTIR
Production and analysis of extracellular bacterial biopolymer
Detection of Polyhydroxyalkanoate (PRA) bacterial production
Results
Analysis ofUEO
Morphological and biochemical characterization ofbacteria isolated from
UEO
Bacteria identification by analysis of 16S RNA gene sequences
Bacterial resistance to high concentration of UEO
PRA detection in bacteria screened from used engine oil
Degradation of alkanes ofused engine oil
Extracellular biopolymer production and characterisation
Conclusion
Acknowledgements
Competing interests
References
Supplementary materials
CHAPITRE IV CONCLUSION

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