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Micro-organismes thermiques

1994/11/01 Lasa Uzkudun, Iñigo Iturria: Elhuyar aldizkaria

Biologia

La capacité la plus surprenante des micro-organismes, contrairement à la plupart des êtres vivants, est, température, salinité ou pression spéciales, contrairement à la plupart des êtres vivants. Dans chacun d'eux la température est celle qui établit les limitations les plus étroites pour la fonctionnalité des molécules et des structures biologiques.

La plupart des organismes étudiés en profondeur sont adaptés à des températures modérées (15-40ºC) et, en outre, ils perdent la capacité de vivre en dehors de ces limites étroites de température. Ils sont la plupart des organismes du groupe des Caraïbes (sauf quelques exceptions singulières) et sont appelés «mésophiles».

La bactérie Thermus thermophilus HB8. Sous la ligne, on voit des sacs de bactéries. Ces sacs sont formés par mutation d'une protéine de peau. Cette mutation a été obtenue en laboratoire par ingénierie génétique.

Il existe dans le sol des zones naturelles à haute température. Ils ont sélectionné des organismes procaryotes qui ont besoin d'une température élevée pour vivre dans cet environnement. À l'intérieur des micro-organismes thermostatiques modérés (45-50ºC), les thermostats extrêmes (65-90ºC) et les hyperthermosophiles (ceux qui ont besoin de survivre à 90ºC) peuvent être distingués. Pour des causes inconnues, le groupe de bactéries hyperthermiques est formé uniquement par Arqueobacterias. Dans le groupe des thermophiles extrêmes, en plus des archéobactéries, il ya aussi des eubies.

Lorsque des micro-organismes thermiques ont été découverts, la question Où est la limite avec la température de la vie? Thomas Brock, chercheur de micro-organismes thermophiles, affirmait qu'il s'agissait de cellules de systèmes chimiques aqueux, la vie se limiterait à des environnements où l'eau est maintenue à l'état liquide. Cependant, on a trouvé des habitats sous-marins de 250 °C, sans vie, en remettant en cause l'hypothèse précédente. Actuellement, il n'y a pas d'indices de vie au-dessus de 110 °C, et comme les molécules biologiques ne sont pas stables au-dessus de 150-160 °C, on peut penser que les limites de la vie ne seront pas supérieures à celles trouvées.

Existe-t-il des raisons physiologiques ou biochimiques pour développer ces micro-organismes à des températures aussi élevées ? Ou autrement dit, sur quoi repose la thermostabilité des micro-organismes thermophiles ? Initialement, on pensait que la membrane du micro-organisme pouvait isoler, en exerçant toutes ses fonctions métaboliques à une température similaire à celle des micro-organismes mesophiles. Cette théorie a été immédiatement écartée en constatant que tous les systèmes enzymatiques de micro-organismes peuvent fonctionner à une température similaire à celle qui se développe. Par la suite, on pensait qu'il existait des substances pour thermostabiliser les composants cellulaires. On sait aujourd'hui que dans le cytoplasme des micro-organismes thermophiles il y a de nombreux thermostabilisateurs (polyamine, termine, spermidine, spermine), mais la raison de la thermostabilité réside dans la nature de chaque composant cellulaire.

Applications industrielles d'enzymes thermostables

Biotechnologiquement, la caractéristique la plus importante des micro-organismes thermophiles est la formation d'enzymes qui catalysent des réactions biochimiques à des températures beaucoup plus élevées que les micro-organismes mésophiles. Certains des avantages industriels de l'utilisation d'enzymes thermostables sont résumés dans le tableau 1.

Cependant, il existe des processus dans lesquels le manque de stabilité d'un substrat empêche son utilisation. Ce problème est fréquent dans l'industrie pharmaceutique parce que la plupart des composants des réactions sont thermosensibles. Les principales inadéquations dans l'utilisation d'enzymes thermostables sont recueillies dans le tableau 2.

Malgré les avantages de la thermofilie, ils sont actuellement peu étudiés. C'est pourquoi, dans de nombreux processus industriels, en l'absence d'enzymes thermiques alternatives, on utilise des enzymes mésophiles. Cependant, l'utilisation d'enzymes thermostables dans certains processus est indispensable. Quelques exemples sont présentés dans le tableau 3.

Thermus aquaticus, polymérase DNA polymérase (Taq polymérase) provenant du micro-organisme thermofilique, a permis le développement de la technique appelée PCR (Polimerase Chain Reaction). Étant donné que l'importance de cette technique dans le domaine de la biologie moléculaire est fondamentale, il n'est pas surprenant qu'en 1993 il accorde le Prix Nobel de médecine à son créateur Kary Mulliser. Comme cette technique a été créée, au fur et à mesure que les micro-organismes thermiques sont plus connus, de nouvelles applications seront créées.