Méthanogène

Définition

Un méthanogène est un procaryote anaérobie qui a la capacité à produire du méthane CH₄ comme sous-produit métabolique. Les méthanogènes sont essentiellement des archées anaérobies, ou archéobactéries, qui réduisent le dioxyde de carbone en méthane, dans une réaction appelée méthanogenèse.

Methanosarcina barkeri est un méthanogène :

Methanosarcina barkeri (rumen) est un méthanogène anaérobie qui se trouve dans des endroits avec peu ou pas d'oxygène. Les méthanogènes du genre Methanosarcina sont des archées (archéobactéries) produisant du méthane en digérant la matière organique en décomposition. Ces archées sont trouvées dans le rumen d'un groupe d'animaux appelés ruminants tels que les bovins et les moutons.

Explications

Les archées méthanogènes sont des micro-organismes procaryotes qui vivent dans des environnements strictement anaérobies et qui obtiennent de l'énergie par la production de gaz naturel, le méthane. Grâce à cette caractéristique, ces organismes ont une grande importance écologique, puisqu'ils interviennent dans la dégradation de la matière organique dans la nature et dans le cycle du carbone.

✅ Le métabolisme méthanogène est un producteur biologique de méthane CH₄ grâce à des archéobactéries.

Les méthanogènes, couramment associés aux archées, sont présents dans des milieux tels que les zones humides, le tube digestif des ruminants et les décharges, où ils sont importants dans la décomposition de la matière organique en l'absence d'oxygène.

Les méthanogènes forment un groupe phylogénétiquement hétérogène dans lequel le facteur commun qui les unit est la production de méthane. Leurs opposés sont les méthanotrophes consommateurs de méthane.

Les méthanogènes sont exploités dans les décharges urbaines et dans les purificateurs de boues d'épuration avec des systèmes pour capturer le méthane et en tirer parti. Il existe des "collecteurs de méthane" qui utilisent le fumier des vaches et des chèvres pour extraire le méthane et l'utiliser comme combustible.

Dans des conditions anaérobies, le dioxyde de carbone (CO₂), substrat de la plupart des méthanogènes, est rarement un facteur limitant, car il est libéré en continu par des réactions de fermentation par des bactéries associées. La plupart des méthanogènes préfèrent une valeur de pH neutre, les exceptions sont, par exemple, Methanocalculus alkaliphilus et Methanosalsum natronophilum, qui se développent de manière optimale dans les alcalins à une valeur de pH de 9,5, et Methanoregula booneii, dont le pH optimal dans des conditions acides est de 5,1. Methanosalsum natronophilum tolère une teneur en sel plus élevée que Methanocalculus alkaliphilus à la même valeur de pH.

Dans de nombreux habitats, les méthanogènes sont des utilisateurs finaux dans la "chaîne alimentaire anaérobie". Dans cette chaîne, les biopolymères tels que les protéines et en particulier les polysaccharides tels que la cellulose sont divisés en monomères (ex. : acides aminés et glucides) via des oligomères.

Les lipides sont décomposés en plus petits composés de type acides gras. Ensuite, les bactéries fermentent ces produits de clivage en acides carboxyliques simples (formiate, acétate, propionate, lactate et succinate), aux alcools (éthanol, 2-propanol et butanol) et à d'autres composés de faible poids moléculaire (H₂, CO₂ et cétones à chaîne courte).

Les bactéries syntrophiques acétogènes utilisent certains de ces composés et les transforment en acétate et en composés C₁. La méthanogenèse est la dernière partie de la chaîne alimentaire anaérobie, car ces composés sont utilisés comme source de carbone, de réducteur et d'énergie, libérant du CH₄ et surtout du CO₂.

✅ Les méthanogènes de l'ordre des Methanosarcinales contiennent des cytochromes, alors que ceux-ci n'ont pas été trouvés dans les autres ordres. En plus des effets physiologiques, cela a également des effets métaboliques spécifiques sur la façon dont les archées méthanogènes métabolisent le dioxyde de carbone et l'hydrogène en méthane.

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