Les archées, micro-organismes du troisième domaine du vivant 1

La mise en évidence des Archées et de leurs virus, couplée à celle des microbes hyperthermophiles, a changé notre vision du monde vivant. L’histoire de ces découvertes par Carl Woese, Wolfram Zillig et leurs collaborateurs est riche d’enseignement, même si certaines de leurs méthodes utilisées à l’époque ne le sont plus aujourd’hui. L’ARN ribosomique 16S et les ARN polymérases ont été les pierres de rosette qui ont permis de déchiffrer les grandes étapes de l’évolution du vivant. La biochimie, la biologie moléculaire et la génomique ont confirmé la division du monde vivant en trois domaines : Archées, Bactéries et Eucaryotes, la biologie moléculaire des Archées étant proche de celle des Eucaryotes. Par la suite, l’écologie moléculaire a montré que les Archées ne se limitaient pas aux extrêmophiles mais étaient présentes dans tous les biotopes terrestres et marins.

La taxonomie des Archées a évolué en fonction des méthodes utilisées pour déterminer leurs relations évolutives et de nos connaissances sur leur diversité. Pendant longtemps, le nombre de phylums d’archée est resté limité à trois ou quatre. Avec l’essor de la génomique et de la métagénomique ce nombre a explosé et le concept de superphylum est apparu. Tous les phylums et superphylums d’Archée connus à ce jour sont décrit dans ce chapitre. Récemment, la taxonomie des Archées a été entièrement refondue sur la base d’une phylogénie protéiques. Toutefois, l’enracinement de cette phylogénie est controversé et la nomenclature proposée peut prêter à confusion. La nature du dernier ancêtre commun des Archées, hyperthermophile et/ou méthanogène, est toujours en débat.

La découverte des Archées a relancé les débats sur la nature du dernier ancêtre commun universel, LUCA, et sur l’origine des eucaryotes. La biologie moléculaire comparée suggère un LUCA mésophile plus simple que les organismes actuels. Deux hypothèses s’opposent pour situer les Eucaryotes dans l’arbre universel : soit groupe frère des Archées, soit descendants d’une Asgardarchée et d’une bactérie. Les phylogénies soutenant cette seconde hypothèse sont controversées, car elles sont basées sur des jeux de données comprenant beaucoup de petites protéines et/ou d’espèces à évolution rapide. De plus, elles peuvent être biaisées par d’anciens transferts de gènes entre Asgardarchées et proto-eucaryotes. La nature et la distribution des virus infectant les Archées, certains uniques à ce domaine, d’autres proche des bactériophages, soulèvent également de nouvelles questions évolutives qui restent à élucider.

Les archées peuplent tous les biotopes de la planète, qu'ils soient aquatiques, terrestres ou atmosphériques, avec des paramètres physico-chimiques "ordinaires" ou extrêmes. Elles colonisent les habitats naturels, les microbiomes animaux et les environnements créés par l'activité humaine. Dès lors que l’on approche des conditions physico-chimiques limites de la vie, elles semblent dominer la biomasse présente. Elles sont abondantes dans certains biotopes et jouent des rôles cruciaux dans le fonctionnement de nombreux écosystèmes.

Ce chapitre décrit l'importance des archées méthanogènes. Ces anaérobes produisent du méthane qui est à la fois un important gaz à effet de serre et un biocarburant d'avenir. La diversité de leurs métabolismes exotiques, leurs particularités physiologiques, distribution environnementale, interactions avec les autres microorganismes, rôles dans la dégradation de la matière organique et évolution y sont présentés.

Les environnements hydrothermaux extrêmes sont un habitat pour des virus présentant une diversité morphologique remarquable et un contenu génomique unique. La plupart de ces virus ne sont pas apparentés aux virus de bactéries ou d'eucaryotes et sont spécifiques aux archées. Nous résumons ici l'état des connaissances sur la diversité des virus d'archées hyperthermophiles et sur les mécanismes de leurs interactions avec leurs hôtes cellulaires."