Qu'est-ce qu'une bactérie violette ? Ces micro-organismes sont pigmentés de bactériochlorophylle a ou b ainsi que de divers caroténoïdes qui leur donnent des couleurs allant du violet, rouge, brun et orange. C'est un groupe assez diversifié. Elles peuvent être divisées en deux groupes: les bactéries soufrées violettes et les bactéries violettes simples (Rhodospirillacées). Le document Frontiers in Energy Research de 2018 proposait de les utiliser comme bioressources.
Biologie
Les bactéries violettes sont pour la plupart photoautotrophes, mais des espèces chimioautotrophes et photohétérotropes sont également connues. Il peut s'agir de mixotrophes capables de respiration aérobie et de fermentation.
La photosynthèse des bactéries violettes se produit dans les centres de réaction sur la membrane cellulaire où les pigments photosynthétiques (c'est-à-dire la bactériochlorophylle, les caroténoïdes) et les protéines de liaison aux pigments sont introduits dans l'invagination pour former des vésicules, des tubules ou des lamellaires à paire unique ou empilés spécifiques des draps. C'est ce qu'on appelle la membrane intracytoplasmique (ICM), qui a un élargissementsurface pour maximiser l'absorption de la lumière.
Physique et chimie
Les bactéries violettes utilisent un transfert d'électrons cyclique causé par une série de réactions redox. Les complexes collecteurs de lumière entourant le centre de réaction (RC) collectent des photons sous forme d'énergie de résonance, capturant les pigments de chlorophylle P870 ou P960 situés dans le RC. Les électrons excités passent du P870 aux quinones QA et QB, puis passent au cytochrome bc1, au cytochrome c2 et reviennent au P870. La quinone réduite QB attire deux protons cytoplasmiques et devient QH2, étant finalement oxydée et libérant des protons qui seront pompés dans le périplasme par le complexe cytochrome bc1. Le partage de charge qui en résulte entre le cytoplasme et le périplasme crée une force motrice de protons utilisée par l'ATP synthase pour générer de l'énergie ATP.
Les bactéries violettes transfèrent également des électrons de donneurs externes directement au cytochrome bc1 pour générer du NADH ou du NADPH utilisé pour l'anabolisme. Ce sont des monocristaux car ils n'utilisent pas d'eau comme donneur d'électrons pour produire de l'oxygène. Un type de bactéries violettes, appelées bactéries sulfureuses violettes (PSB), utilise du sulfure ou du soufre comme donneurs d'électrons. Un autre type, appelé bactérie violette sans soufre, utilise généralement l'hydrogène comme donneur d'électrons, mais peut également utiliser du sulfure ou des composés organiques à des concentrations inférieures à celles du PSB.
Bactéries violettesil n'y a pas assez de porteurs d'électrons externes pour réduire spontanément le NAD(P)+ en NAD(P)H, ils doivent donc utiliser leurs quinones réduites pour réduire le NAD(P)+ de façon énervante. Ce processus est entraîné par la force motrice du proton et s'appelle le flux inverse d'électrons.
Soufre au lieu d'oxygène
Les bactéries violettes sans soufre ont été les premières bactéries à avoir une photosynthèse sans oxygène comme sous-produit. Au lieu de cela, leur sous-produit est le soufre. Cela a été prouvé lorsque les réactions des bactéries à différentes concentrations d'oxygène ont été établies pour la première fois. Il a été démontré que les bactéries s'éloignent rapidement de la moindre trace d'oxygène. Ensuite, ils ont fait une expérience où ils ont utilisé un plat de bactéries, et la lumière a été focalisée sur une partie de celui-ci, et l'autre a été laissée dans l'obscurité. Parce que les bactéries ne peuvent pas survivre sans lumière, elles se déplacent dans le cercle de lumière. Si le sous-produit de leur vie était l'oxygène, les distances entre les individus deviendraient plus grandes à mesure que la quantité d'oxygène augmenterait. Mais en raison du comportement des bactéries violettes et vertes dans la lumière focalisée, il a été conclu que le sous-produit de la photosynthèse bactérienne ne pouvait pas être de l'oxygène.
Des chercheurs ont suggéré que certaines bactéries violettes sont aujourd'hui associées à des mitochondries, des bactéries symbiotiques dans les cellules végétales et animales qui agissent comme des organites. La comparaison de leur structure protéique montre qu'il existe un ancêtre commun à ces structures. Les bactéries vertes pourpres et les héliobactéries ont également une structure similaire.
Bactéries soufrées (bactéries soufrées)
Les bactéries soufrées pourpres (PSB) font partie du groupe des protéobactéries capables de photosynthèse, collectivement appelées bactéries pourpres. Ils sont anaérobies ou microaérophiles et se trouvent souvent dans des environnements aquatiques stratifiés, notamment des sources chaudes, des bassins stagnants et des agrégations microbiennes dans les zones de hautes eaux. Contrairement aux plantes, aux algues et aux cyanobactéries, les bactéries soufrées pourpres n'utilisent pas l'eau comme agent réducteur et ne produisent donc pas d'oxygène. Au lieu de cela, ils peuvent utiliser du soufre sous forme de sulfure ou de thiosulfate (et certaines espèces peuvent également utiliser H2, Fe2+ ou NO2-) comme donneur d'électrons dans leurs voies de photosynthèse. Le soufre est oxydé pour produire des granules de soufre élémentaire. Celui-ci, à son tour, peut être oxydé pour former de l'acide sulfurique.
Classification
Le groupe des bactéries violettes est divisé en deux familles: les Chromatiaceae et les Ectothiorhodospiraceae, qui produisent respectivement des granules de soufre internes et externes et présentent des différences dans la structure de leurs membranes internes. Ils font partie de l'ordre des Chromatiales, inclus dans la division gamma des Proteobacteria. Le genre Halothiobacillus est également inclus dans les Chromatiales dans sa propre famille, mais il n'est pas photosynthétique.
Habitats
Les bactéries soufrées pourpres se trouvent généralement dans les zones anoxiques éclairées des lacs et autres habitats aquatiques où le sulfure d'hydrogène s'accumule,et aussi dans les "sources de soufre" où le sulfure d'hydrogène produit géochimiquement ou biologiquement peut provoquer la prolifération de bactéries sulfureuses violettes. La photosynthèse nécessite des conditions anoxiques; ces bactéries ne peuvent pas prospérer dans des environnements oxygénés.
Les lacs méromictiques (stratifiés en permanence) sont les plus propices au développement de la bactérie soufrée pourpre. Ils se stratifient parce qu'ils ont une eau plus dense (généralement physiologique) au fond et moins dense (généralement de l'eau douce) plus près de la surface. La croissance des bactéries soufrées pourpres est également soutenue par la stratification dans les lacs holomictiques. Ils sont thermiquement stratifiés: au printemps et en été, l'eau de surface se réchauffe, rendant l'eau supérieure moins dense que l'inférieure, ce qui fournit une stratification assez stable pour la croissance des bactéries violettes du soufre. S'il y a suffisamment de sulfate pour supporter la sulfatation, le sulfure formé dans les sédiments se diffuse vers le haut dans les eaux de fond anoxiques où les bactéries soufrées pourpres peuvent former des masses cellulaires denses.
Clusters
Les bactéries soufrées pourpres peuvent également être trouvées et sont un composant important dans les agrégations microbiennes intermédiaires. Les grappes telles que le tapis microbien de Sippewissett ont un environnement dynamique en raison du flux des marées et de l'eau douce entrante, ce qui donne des environnements stratifiés de la même manière que les lacs méromictiques. Croissance de bactéries soufrées pourpresest activé lorsque le soufre est fourni en raison de la mort et de la décomposition des micro-organismes situés au-dessus d'eux. La stratification et la source de soufre permettent au PSB de se développer dans ces bassins de marée où se produisent des agrégations. Le PSB peut aider à stabiliser les sédiments microbiens grâce à la sécrétion de substances polymères extracellulaires qui peuvent lier les sédiments dans les bassins versants.
Écologie
Les bactéries soufrées pourpres sont capables d'influencer l'environnement en favorisant le cycle des nutriments, en utilisant leur métabolisme pour modifier l'environnement. Ils peuvent jouer un rôle important dans la production primaire en influençant le cycle du carbone par la fixation du carbone. Les bactéries soufrées pourpres contribuent également à la production de phosphore dans leur habitat. Grâce à l'activité vitale de ces organismes, le phosphore, qui limite les éléments nutritifs dans la couche oxique des lacs, est recyclé et fourni aux bactéries hétérotrophes pour leur utilisation. Cela indique que bien que des bactéries soufrées pourpres se trouvent dans la couche anoxique de leur habitat, elles sont capables de stimuler la croissance de nombreux organismes hétérotrophes en fournissant des nutriments inorganiques à la couche d'oxyde susmentionnée.
