Psychrophile

Définition

Un psychrophile est un organisme aimant le froid, organisme qui se développe à des températures comprises entre -10 à 20 °C environ. La température optimale de croissance et reproduction est compris dans la plage de 5 à 15 °C environ.

Comparaison entre bactéries psychrophile, psychrotrophe (psychrotolérante), mésophile :

Le taux de croissance est comparé entre bactéries psychrophiles, psychrotrophes (psychrotolérantes) et mésophiles, en fonction de la température.

Explications

Les organismes psychrophiles sont des extrémophiles capables de vivre et de se reproduire à basse température, par opposition aux corps thermophiles vivant à haute température. La température de croissance optimale se situe aux environs de 10 °C. La température maximale de croissance est de 20 °C ou plus et celle minimale de -10 °C ou moins.

Les psychrophiles sont trouvées dans des environnements très froids tels que les profondeurs océaniques, l'Arctique et les régions antarctiques. Ils provoquent rarement des maladies ou une détérioration des aliments. Les psychrophiles sont présents dans les sols arctiques et alpins, les hautes latitudes, les formations de glace et les eaux océaniques profondes. La plupart des organismes psychrophiles sont des bactéries ou des archées.

Les psychrophiles facultatifs sont appelés des psychrotrophes. Dans le même temps, les psychrophiles stricts (obligatoires) sont incapables de se reproduire à des températures supérieures à 20 °C.

Croissance des psychrophiles, mésophiles, thermophiles et hyperthermophiles, en fonction de la température :

Le taux de croissance des bactéries varie avec la température. Ici, une comparaison est indiquée selon la qualité psychrophile, mésophile, thermophile ou hyperthermophile de la bactérie.

En ce qui concerne les plantes résistantes au froid, les termes "cryophytes" (poussant dans des habitats secs, cryophiles) et "psychrophytes" (poussant sur des sols humides) sont utilisés.

Les psychrophiles et les psychrotrophes sont des décomposeurs importants dans les climats froids et leurs enzymes présentent un intérêt pour la biotechnologie.

Considérations

Les psychrophiles sont des bactéries ou des archées qui aiment le froid, tandis que les cryophiles sont des formes biologiques supérieures qui aiment le froid (par exemple, les poissons polaires). En raison de l'antériorité, le terme psychrophile a été retenu. Morita (1975) a défini les psychrophiles comme des organismes ayant une température optimale de croissance à environ 15 °C ou moins, une température maximale de croissance à environ 20 °C et une température minimale de croissance à 0 °C ou moins.

Le terme psychrotrophe (également appelé psychrotolérant) a été retenu pour désigner les organismes qui ont la capacité de croître à basse température, mais dont les températures de croissance optimale et maximale sont respectivement supérieures à 15 et 20 °C.

La raison pour laquelle la température de croissance maximale a été fixée à 20 °C était simplement parce que la température du laboratoire aux États-Unis est d'environ 21 à 22 °C, ce qui n'est pas considéré comme froid. Bien qu'il soit reconnu qu'il existe un continuum de températures cardinales entre les différents groupes thermiques, la définition ci-dessus est utile car elle est pertinente en termes de distributions écologiques respectives, car les psychrophiles sont limités à des environnements froids en permanence. La plupart des microbiologistes ont accepté les définitions ci-dessus, bien qu'il existe des différences d'utilisation : les microbiologistes alimentaires et laitiers préfèrent l'adjectif "psychrotrophe", tandis que les microbiologistes environnementaux utilisent plus couramment "psychrotolérance".

Protéines psychrophiles

Les protéines psychrophiles se dénaturent rapidement au-dessus de leurs températures optimales et ne peuvent pas fonctionner à la température corporelle des animaux à sang chaud (37 °C), de sorte que les psychrophiles sont incapables de se développer même à des températures modérées.

Stratégie de survie des psychrophiles

Les psychrophiles contiennent des protéines spécifiques, en particulier des enzymes qui peuvent encore fonctionner (bien qu'à un taux réduit) à basse température (à des températures égales ou proches de 0 °C). Ces enzymes sont plus flexibles que leurs homologues mésophiles et thermophiles et elles ont des sites catalytiques plus accessibles pour s'adapter à des vitesses de diffusion plus lentes.

Pour maintenir la consistance semi-fluide de la membrane plasmique à basse température, les psychrophiles ont une quantité accrue d'acides gras insaturés et à chaîne plus courte dans leurs membranes plasmiques. Certains psychrophiles, en particulier ceux de l'Antarctique, contiennent des acides gras polyinsaturés.

Les psychrophiles produisent également des cryoprotecteurs : des protéines ou des sucres spéciaux qui empêchent le développement de cristaux de glace nocifs.

La plante Caltha leptosepala est une psychrophile, comme en témoigne un ancien taxon : Psychrophila leptosepala.

Origine et histoire

Les psychrophiles ont été signalés pour la première fois en 1884, mais la plupart des premiers écrits traitaient en fait des bactéries psychrotrophes et non des vrais psychrophiles. Étant donné que les enquêteurs ne travaillaient pas avec des bactéries aimant le froid extrême, il y a eu beaucoup de débats et, par conséquent, de nombreux termes ont été inventés pour désigner les psychrophiles.

Ces termes étaient cryophile, rhigophile, psychrorobe, bactéries thermophobes, bactérie de glace, psychrophile facultatif, psychrocartericus, psychrotrophe et psychrotolérant. Cette prolifération de termes résultait également du fait qu'il n'existait pas de véritable bactérie aimant le froid dans les différentes collections de cultures.

D'autres auteurs ont estimé que le terme psychrophile devrait être réservé aux bactéries dont les températures optimales de croissance sont inférieures à 20 °C si et quand de tels organismes sont trouvés. En raison de cette situation, la recherche sur les vrais psychrophiles a été négligée, surtout par rapport à la recherche sur les thermophiles. Les premiers vrais psychrophiles, utilisant la définition précédente, à être décrits taxonomiquement dans la littérature étaient Vibrio (Moritella) marinus MP-1 et Vibrio (Colwellia) psychroerythrus en 1964 et 1972, respectivement. Le premier génome d'un psychrophile a été obtenu pour Colwellia psychrerythraea 34H, isolé des sédiments marins de l'océan Arctique. Depuis lors, beaucoup d'autres ont été séquencés et des analyses protéomiques et génomiques ont montré qu'elles présentaient des adaptations spécifiques au froid.

Actuellement, la bactérie du pergélisol arctique Planococcus halocryophilus a démontré la température de croissance la plus basse (-15 °C avec un temps de génération de 50 jours) de tout organisme authentifié par une courbe de croissance. Peut-être ironiquement, P. halocryophilus est simplement psychrotolérant, ayant une température de croissance maximale de 37 °C et une température de croissance optimale de 25 °C.

Les vrais psychrophiles poussant à des températures inférieures au point de congélation ont des temps de génération comparativement longs, dont 10 jours à -12 °C pour Psychromonas ingrahamii et 39 jours à -10 °C pour Psychrobacter arcticus. Le premier et le seul archéon véritablement psychrophile à être isolé est Methanogenium frigidum, un méthanogène du lac Ace Antarctique.

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