Archaea - Définition

Classification

Un nouveau domaine

Au début du XX^e siècle, les procaryotes étaient considérés comme un seul groupe d'organismes et classées en fonction de leur biochimie, de leur morphologie et du métabolisme. Par exemple, les microbiologistes essayaient de classer les micro-organismes sur la base des structures de leurs parois cellulaires, leurs formes, et les substances qu'ils consomment. Cependant, une nouvelle approche a été proposée en 1965 qui permet d’étudier les liens de parentés entre les procaryotes en utilisant les séquences des gènes de ces organismes. Cette approche, connue sous le nom de la phylogénétique, est la principale méthode utilisée aujourd'hui.

Les archaea ont d’abord été découvertes dans les environnements extrêmes, comme les sources chaudes volcaniques.

Les archaea ont d'abord été classées comme un groupe distinct des procaryotes en 1977 par Carl Woese (professeur à l'université de l'Illinois à Urbana aux États-Unis) et George E. Fox dans les arbres phylogénétiques basées sur les séquences de l’ARN ribosomique 16S (ARNr) des gènes. Ces deux groupes ont été initialement nommés les eubactéries et archaeobactéries et traités comme sous-règne ou règne. Woese fait valoir que ce groupe de procaryotes est fondamentalement différent des bactéries. Pour souligner cette différence, et pour insister sur le fait qu’ils composent avec les eucaryotes trois domaines bien distincts du vivant, ces deux domaines ont plus tard été renommés archeae et bacteria. Le mot archées vient du grec ancien ἀρχαῖα, qui signifie « choses anciennes ».

Dans un premier temps, seuls les méthanogènes ont été placés dans ce nouveau domaine et les archées ont été considérées comme des extrêmophiles qui n'existent que dans les habitats tels que les sources chaudes et les lacs salés. À la fin du XX^e siècle, les microbiologistes se sont rendu compte que les archées sont en fait un grand groupe diversifié d'organismes qui sont très répandus dans la nature et qui sont communs dans une diversité d’habitats, tels que les sols et les océans. Cette nouvelle appréciation de l’importance et de l'ubiquité des archées a été rendu possible grâce à la réaction en chaîne par polymérase pour détecter les procaryotes dans des échantillons d'eau ou de sol à partir de leurs acides nucléiques. Cela permet la détection et l'identification d'organismes qui ne peuvent pas être cultivés en laboratoire, ou dont la culture est difficile.

Classification actuelle

Ces organismes ont longtemps été regroupés sous le terme générique de procaryotes avec les bactéries. Pour les différencier, les microbiologistes avaient élaboré un système de comparaison et de classification fondé sur de petites différences visibles au microscope, ainsi que sur des différences physiologiques (capacité à se développer sur un certain milieu par exemple).

Dès qu'il a été question d'élucider les relations généalogiques entre les différents procaryotes, les biologistes ont dû se rendre à l'évidence : les différences nutritionnelles et phénotypiques ne permettraient pas de classer correctement les différents organismes. Au cours des années 1970, les biologistes ont pris conscience de l'existence irremplaçable d'information, au cœur même des cellules des êtres vivants, permettant de déterminer la phylogénie, l'ADN. Le gène identifié dans une cellule est le variant d'un gène qui a existé il y a de très nombreuses années. La comparaison gène à gène entre deux organismes permet donc de mesurer le temps écoulé depuis la divergence à partir de l'ancêtre commun.

Carl Woese a réalisé que l'ARN ribosomique (ou ARNr, une des molécules contenues dans la cellule) des organismes qu'il étudiait permettait de mettre en évidence l'existence de deux groupes clairement séparés : les bactéries et les archéobactéries. En réalité, Woese s'est également rendu compte que les ARNr des archées étaient en fait aussi différents des ARNr des bactéries que de celui des eucaryotes. Il en a conclu qu'il ne fallait plus uniquement séparer en deux grands groupes le monde du vivant, en fonction de la présence ou de l'absence d'un noyau, mais plutôt en trois domaines primitifs : les bactéries, les archées et les eucaryotes.

Aujourd'hui, de nombreuses études ont confirmé le caractère monophylétique de ce groupe. Ces microorganismes ressemblent par leur forme aux bactéries, mais d'un point de vue moléculaire, si certains de leurs traits les rapprochent des bactéries, d'autres les rapprochent plutôt des eucaryotes. Il n'est donc pas possible de voir les archées comme étant des ancêtres des bactéries.

Le classement des archées, et des procaryotes en général, est à la fois en évolution rapide et un domaine litigieux. Sur la base de critères uniquement métaboliques, les archées ont été divisées en quatre grands groupes : les archéobactéries méthanogènes, les archéobactéries halophiles, les archéobactéries thermophiles, les archéobactéries sulfo-dépendantes.

Les systèmes de classification actuelles visent à organiser les archées en groupes d'organismes qui partagent des caractéristiques structurelles et des ancêtres communs. Ces classifications s'appuient fortement sur l'usage de la séquence des gènes de l'ARN ribosomique pour révéler les relations entre les organismes (phylogénétique moléculaire). La plupart des archées cultivables sont membres de deux principaux embranchements : euryarchaeota et crenarchaeota. D'autres groupes ont été provisoirement créé. Par exemple, les espèces propres nanoarchaeum equitans, qui a été découvert en 2003, a été classé dans un nouveau phylum : nanoarchaeota. Un nouveau phylum korarchaeota a également été proposé ; il contient un petit groupe d'espèces thermophiles inhabituels qui partagent les caractéristiques des deux principaux embranchements, mais qui est plus étroitement liée aux crenarchaeota. Récemment mises en évidence, d'autres espèces d'archées sont seulement de loin lié à aucun de ces groupes, tels que les Archaeal Richmond Mine Acidophilic Nanoorganisms (ARMAN), qui ont été découvertes en 2006.