Paracoccus denitrificans -Paracoccus denitrificans
| Paracoccus denitrificans | |
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P. denitrificans
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Paracoccus denitrificans Davis, 1969
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Paracoccus denitrificans , est une bactérie coccoïde connue pour ses propriétés réductrices de nitrate, sa capacité à se répliquer dans des conditions d' hypergravité et pour être apparentée à la mitochondrie eucaryote ( théorie endosymbiotique ).
La description
Paracoccus denitrificans est une bactérie à Gram négatif , coccus, non mobile, dénitrifiante (réductrice de nitrate). C'est typiquement une bactérie en forme de bâtonnet mais prend des formes sphériques pendant la phase stationnaire. Comme toutes les bactéries à Gram négatif, elle possède une double membrane avec une paroi cellulaire. Anciennement connu sous le nom de Micrococcus denitrificans , il a été isolé pour la première fois en 1910 par Martinus Beijerinck , un microbiologiste néerlandais . La bactérie a été reclassée en 1969 en Paracoccus denitrificans par DH Davis . Le génome de P. denitrificans a été séquencé en 2004.
Écologie et applications écologiques
Sur le plan métabolique, Paracoccus denitrificans est très flexible et a été observé dans le sol à la fois dans des environnements aérobies ou anaérobies . Le microbe a également la capacité de vivre dans de nombreux types de médias et d'environnements différents et est connu pour être un extrêmophile . Les bactéries sont capables d'obtenir de l'énergie à la fois à partir de composés organiques, tels que le méthanol et la méthylamine , et de composés inorganiques, tels que l' hydrogène et le soufre . La capacité de métaboliser des composés d'hydrogène et de soufre, tels que le thiosulfate, a conduit à l'exploitation du microbe comme organisme modèle pour l'étude des transformations des composés soufrés mal caractérisées.
Les propriétés de dénitrification de Paracoccus denitrificans sont une cause importante de la perte d'engrais azotés dans les sols agricoles. Cela est peut-être dû au processus chimique appelé "dénitrification" dans lequel l'azote est converti en diazote pour produire de l'oxyde nitrique et de l'oxyde nitreux qui causent des dommages à l'atmosphère. Bien que les mécanismes enzymatiques de ce processus de dénitrification soient bien caractérisés, les contrôles moléculaires exacts doivent encore être complètement décrits. En tant que tel, Paracoccus denitrificans est devenu un organisme modèle important pour la caractérisation du processus de dénitrification complet afin de réduire potentiellement la libération excessive d'oxyde nitreux des sols fertilisés à l'azote.
Métaboliquement, Paracoccus denitrificans est un chimiolithoautotrophe connu - plusieurs souches du microbe ont été isolées qui se développent de manière chimiolithoautotrophe en utilisant du disulfure de carbone ou du sulfure de carbonyle comme sources d'énergie. Ce n'est pas un agent pathogène humain connu .
Paracoccus est un genre biochimiquement polyvalent, possédant une variété de métabolismes à travers lesquels un large éventail de composés divers peut être dégradé. En conséquence, il a le potentiel pour une grande variété de capacités et d'applications en biorestauration .
La propriété dénitrifiante de Paracoccus denitrificans a été utilisée dans la création d'un bioréacteur, dans ce cas, un gel tubulaire contenant deux bactéries, pour l'élimination de l'azote des eaux usées. Paracoccus denitrificans réduit le nitrite en azote tandis que Nitrosomonas europaea oxyde l'ammoniac en nitrite, alimentant ainsi le premier métabolisme. Ce système simplifie le processus d'élimination de l'azote des eaux usées.
Certaines souches du microbe peuvent utiliser le thiocyanate comme source d'énergie, une capacité qui pourrait aider à nettoyer les eaux usées contaminées par le thiocyanate des usines de cokerie. D'autres souches ont été découvertes qui peuvent dégrader les halobenzoates dans des conditions de dénitrification anaérobie, et qui peuvent dégrader les sulfonates dans des conditions de croissance anaérobie.
Des souches de Paracoccus denitrificans ont été isolées de boues activées qui dégradent une variété d' amines méthylées dans des conditions aérobies et anaérobies; une autre souche est chimiolithoautotrophiquement capable de dégrader les composés carbonés quaternaires tels que le diméthylmalonate dans des conditions dénitrifiantes.
Certaines souches sont capables de « dénitrification aérobie », la dissimilation complète du nitrate en diazote (ou protoxyde d'azote) dans des conditions de croissance aérobie. Le microbe peut également oxyder l' ammoniac en nitrite lors de sa croissance sur des sources d'énergie organiques, un processus connu sous le nom de « nitrification hétérotrophe ». Couplée à la dénitrification, la nitrification hétérotrophe permet la transformation complète de l'ammoniac en diazote par un seul organisme.
Ressemblance aux mitochondries
Les premières recherches ont indiqué que Paracoccus denitrificans ressemblait particulièrement aux mitochondries . La bactérie renferme en elle la biochimie de la chaîne respiratoire mitochondriale et la phosphorylation oxydative. Bien que ces caractéristiques se trouvent réparties de manière aléatoire dans d'autres espèces de bactéries aérobies, à ce jour, toutes ces caractéristiques ne se trouvent que chez Paracoccus denitrificans . En outre, un mécanisme réalisable pour l'évolution d'une mitochondrie eucaryote, de la membrane plasmique d'une bactérie aérobie ancestrale ressemblant à P. denitrificans à la membrane mitochondriale interne, a été suggéré. Une analyse phylogénétique plus récente place cependant d'autres bactéries plus étroitement liées aux mitochondries : voir Proto-mitochondrie .
Croissance sous hypergravité
Des recherches récentes menées sur des extrêmophiles au Japon ont impliqué une variété de bactéries, dont Paracoccus denitrificans, soumises à des conditions de gravité extrême. Les bactéries ont été cultivées en étant mises en rotation dans une ultracentrifugeuse à des vitesses élevées correspondant à 403 627 fois g (l'accélération normale résultant de la gravité à la surface de la Terre). Paracoccus denitrificans a affiché non seulement une survie mais aussi une croissance cellulaire robuste dans ces conditions d'hyper-accélération que l'on ne trouve généralement que dans des environnements cosmiques, comme sur des étoiles très massives ou dans les ondes de choc des supernovas . L'analyse a montré que la petite taille des cellules procaryotes est essentielle pour une croissance réussie en hypergravité . La recherche a des implications sur la faisabilité de l'existence d' exobactéries et de panspermie .
Les références
Lectures complémentaires
- van Verseveld, HW et Stouthamer, AH (1999). Le genre Paracoccus . Les Procaryotes. 3e édition, version 3.0. Springer-Verlag, New York.
- Kelly, DP ; et al. (2006). "Redéfinir Paracoccus denitrificans et Paracoccus pantotrophus et les arguments en faveur d'une réévaluation des souches détenues par les collections de culture internationales" . Int J Syst Evol Microbiol . 56 (Pt 10) : 2495-2500. doi : 10.1099/ijs.0.64401-0 . PMID 17012585 .