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Métabolisme des procaryotes

Comme tous les êtres vivants, les procaryotes ont besoin d’énergie et de carbone. Ils répondent à ces besoins de diverses manières. En fait, les procaryotes ont à peu près tous les types de métabolisme possibles. Ils peuvent obtenir de l’énergie à partir de la lumière (photo) ou de composés chimiques (chimio). Ils peuvent obtenir du carbone à partir du dioxyde de carbone (autotrophe) ou d’autres êtres vivants (hétérotrophe). La plupart des procaryotes sont chimio-hétérotrophes. Ils dépendent d’autres organismes pour l’énergie et le carbone. Beaucoup décomposent les déchets organiques et les restes d’organismes morts. Ils jouent un rôle essentiel en tant que décomposeurs et contribuent au recyclage du carbone et de l’azote. Les photoautotrophes sont d’importants producteurs. Ils sont particulièrement importants dans les écosystèmes aquatiques.

Classification des procaryotes basée sur le métabolisme

Deux grands besoins nutritionnels peuvent être utilisés pour regrouper les procaryotes. Ce sont (1) le métabolisme du carbone, leur source de carbone pour construire des molécules organiques à l’intérieur des cellules, et (2) le métabolisme énergétique, leur source d’énergie utilisée pour la croissance.

En termes de métabolisme du carbone, les procaryotes sont classés comme hétérotrophes ou autotrophes :

• Les organismes hétérotrophes utilisent des composés organiques, généralement d’autres organismes, comme sources de carbone.
• Les organismes autotrophes utilisent le dioxyde de carbone (CO2) comme leur seule ou leur principale source de carbone. De nombreuses bactéries autotrophes sont photosynthétiques et tirent leur carbone du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère. Ce processus de capture du carbone inorganique et de sa conversion en molécules de sucre organique est connu sous le nom de fixation du carbone.

Le métabolisme énergétique des procaryotes est classé parmi les suivants :

• Les organismes phototrophes capturent l’énergie lumineuse du soleil et la convertissent en énergie chimique à l’intérieur de leurs cellules.
• Les organismes chimiotrophes décomposent des molécules organiques ou inorganiques pour fournir de l’énergie à la cellule. Certains organismes chimiotrophes peuvent également utiliser leurs molécules organiques fournissant de l’énergie comme source de carbone, ce qui en ferait des chimiohétérotrophes.

Les organismes sont ensuite classés comme suit :

• Les photohétérotrophes sont des organismes qui captent l’énergie lumineuse pour la convertir en énergie chimique dans les cellules, mais ils obtiennent du carbone de sources organiques (autres organismes). Les exemples sont les bactéries non soufrées violettes, les bactéries non soufrées vertes et les héliobactéries.
• Les chimiohétérotrophes sont des organismes qui obtiennent leur source d’énergie et leur source de carbone de sources organiques. Les chimiohétérotrophes doivent consommer des éléments constitutifs organiques qu’ils sont incapables de fabriquer eux-mêmes. La plupart tirent leur énergie de molécules organiques telles que les sucres. Ce mode de nutrition est très courant chez les eucaryotes, y compris les humains.
• Les photoautotrophes sont des cellules qui captent l’énergie lumineuse, et utilisent le dioxyde de carbone comme source de carbone. Il existe de nombreux procaryotes photoautotrophes, dont les cyanobactéries. Les procaryotes photoautotrophes utilisent des composés similaires à ceux des plantes pour capter l’énergie lumineuse.
• Les chimioautotrophes sont des cellules qui décomposent les molécules inorganiques pour fournir de l’énergie à la cellule, et utilisent le dioxyde de carbone comme source de carbone. Les chimioautotrophes comprennent les procaryotes qui décomposent le sulfure d’hydrogène (H2S, le gaz qui sent l’œuf pourri) et l’ammoniac (NH4). Les nitrosomonas, une espèce de bactérie du sol, oxydent le NH4+ en nitrite (NO2-). Cette réaction libère de l’énergie que les bactéries utilisent. De nombreux chimioautotrophes vivent également dans des environnements extrêmes tels que les cheminées marines profondes (extrêmophiles).

Figure 1. Cet organigramme aide à déterminer si une espèce est un autotrophe ou un hétérotrophe, un phototrophe ou un chimiotrophe. Par exemple, « Obtenir du carbone ailleurs ? » demande si la source de carbone est un autre organisme. Si la réponse est « oui », l’organisme est hétérotrophe. Si la réponse est « non », l’organisme est autotrophe.

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