Anaérobe facultatif

Définition de l’anaérobe facultatif

Un anaérobe facultatif est un organisme qui peut survivre en présence d’oxygène, peut utiliser l’oxygène dans la respiration aérobie, mais peut aussi survivre sans oxygène via la fermentation ou la respiration anaérobie. La plupart des eucaryotes sont des aérobies obligatoires et ne peuvent survivre sans oxygène. Les procaryotes tolèrent une large gamme d’oxygène, des anaérobies obligatoires qui sont empoisonnés par l’oxygène, aux anaérobies facultatifs et aux aérobies obligatoires. Certains procaryotes sont même aérotolérants, ce qui signifie qu’ils peuvent survivre dans l’oxygène, mais utilisent des voies anaérobies pour l’énergie.

Un anaérobie facultatif peut connaître le meilleur des deux mondes. En période de faible teneur en oxygène, un anaérobie facultatif peut utiliser la fermentation ou la respiration anaérobie pour créer de l’ATP pour les cellules, généralement toujours à partir de la dégradation du glucose. La seule différence réelle entre ces voies et la respiration aérobie est qu’elles utilisent un récepteur d’électrons différent à la fin de la voie. La respiration aérobie repose sur l’oxygène pour accepter les électrons à la fin de la chaîne de transport des électrons. Un anaérobie facultatif peut utiliser une variété d’autres voies pour traiter ces électrons supplémentaires, comme discuté dans les exemples.

Il convient de noter que les anaérobies facultatifs sont parfois appelés aérobies facultatifs. Ces termes sont généralement interchangeables.

Exemples d’un anaérobie facultatif

La levure

Un anaérobie facultatif courant est la levure, utilisée dans diverses applications culinaires telles que la fabrication du pain ou de la bière. Dans les deux cas, cet anaérobie facultatif doit fonctionner sans oxygène. Pourtant, la levure peut encore survivre, et doit pour que ces produits sortent bien.

Dans le pain, la levure est responsable de la fabrication des bulles dans la pâte. Ces poches d’air rendent le pain léger et moelleux. Sinon, le pain cuirait en une masse solide ressemblant davantage à un gâteau ou à un brownie. La levure crée ces poches d’air en libérant du dioxyde de carbone, un sous-produit de la transformation du glucose de la pâte en énergie. Pour obtenir une pâte plus légère et plus aérée, les chefs laissent souvent la pâte « lever ». Ce terme signifie simplement qu’il faut placer la pâte chargée de levure dans un endroit chaud et laisser l’anaérobie facultatif faire son travail. Au cours d’une heure environ, la levure va créer de grandes quantités de dioxyde de carbone au sein de la pâte, la dilatant et la rendant plus légère.

Dans la bière, le vin et d’autres boissons alcoolisées, la levure est l’ingrédient clé. Le processus de fermentation, ou la création d’alcool, se produisent dans la levure quand ils ont beaucoup de sucre mais peu d’oxygène. Les brasseurs et les viticulteurs utilisent cet aspect de l’anaérobie facultatif pour générer l’alcool contenu dans leurs produits. La respiration aérobie réduit complètement le glucose à quelques molécules recyclables et au dioxyde de carbone. La fermentation, quant à elle, laisse un produit final : l’éthanol. Les fabricants de bière et de vin créent l’éthanol (un alcool) dans leurs produits en contrôlant strictement la quantité de sucre et d’oxygène dans leurs cuves de fermentation. Dans ces conditions, n’importe quel anaérobie facultatif aura recours à la fermentation et produira de l’éthanol comme sous-produit. Lorsque l’alcool atteint le niveau adéquat dans le mélange, les levures sont filtrées et la boisson est mise en bouteille.

Mollusques

Alors que la plupart ne pensent qu’aux petits anaérobies facultatifs unicellulaires, plusieurs groupes d’animaux plus importants ont développé la capacité de survivre sans oxygène. L’un d’entre eux, les mollusques, possède un groupe d’organismes qui se sont adaptés pour survivre régulièrement à des périodes sans oxygène. Les moules, que l’on trouve souvent dans les zones intertidales, connaissent des changements quotidiens dans leur accès à l’eau. Lorsque la marée descend, les moules sont exposées à l’air et doivent fermer leur coquille pour éviter de se dessécher. Dans certaines zones, la marée peut s’arrêter pendant de longues périodes. Les moules ne peuvent pas ouvrir leur coquille pour obtenir de l’oxygène, ou risquent de se dessécher et de mourir de déshydratation.

Pour résoudre leur énigme, les moules comme celles de l’image ci-dessus ont évolué les capacités d’un anaérobie facultatif. Au lieu de compter sur leur respiration aérobie normale lorsque la marée descend, les moules passent à une forme d’énergie qui décompose les acides aminés. Cela permet à la moule de survivre des heures, voire des jours, sans obtenir une source fraîche d’oxygène.

Quiz

1. Les muscles des humains comptent sur la respiration aérobie pour produire l’ATP nécessaire à leur fonctionnement. Cependant, en période de stress et d’exercice intense, ces muscles manquent souvent d’oxygène. Dans ce cas, les muscles doivent recourir à une forme de fermentation qui produit de l’acide lactique. L’acide lactique peut endommager les cellules lorsqu’il s’accumule, de sorte que les cellules doivent rapidement revenir à la respiration aérobie si elles veulent survivre. Les humains sont-ils des anaérobies facultatifs ?
A. Non
B. Oui
C. Peut-être

Réponse à la question #1

A est correct. Les humains sont généralement considérés comme des aérobies obligatoires, car nous avons besoin d’oxygène à peu près tout le temps. Bien que nos muscles puissent survivre à de brèves périodes sans oxygène, notre corps travaille toujours activement à amener l’oxygène aux muscles. L’acide lactique est une solution temporaire, à court terme, qui ne peut durer que quelques minutes. Cependant, la ligne entre l’anaérobie facultatif et l’aérobie obligatoire n’est pas claire, car de nombreux animaux ont des méthodes alternatives pour générer de l’énergie lorsque l’oxygène est faible.

2. Quelle est la différence entre un anaérobie facultatif et un anaérobie obligatoire ?
A. Un anaérobie facultatif n’a que des voies anaérobies.
B. Un anaérobie obligatoire peut survivre à la présence d’oxygène.
C. Un anaérobie facultatif peut survivre et utiliser l’oxygène.

Réponse à la question n°2

C est correct. Un anaérobie facultatif peut passer d’un métabolisme aérobie à un métabolisme anaérobie. Un anaérobie obligatoire n’a pas cette capacité. L’oxygène, pour un anaérobie obligatoire, est toxique. Pour un anaérobie facultatif, l’oxygène représente une opportunité de fabriquer plus d’ATP que ce qui est normalement possible.

3. Alors que les scientifiques pensaient que les organismes anaérobies facultatifs étaient généralement des vestiges unicellulaires d’une époque antérieure, des preuves ont montré que de nombreux parasites intestinaux sont souvent des anaérobies facultatifs. Lequel des énoncés suivants fournit une explication de ce fait ?
A. Ces organismes ont un accès constant à l’oxygène.
B. Souvent, des zones de l’intestin sont anaérobies, ce qui oblige ces organismes à utiliser une voie anaérobie.
C. Ces organismes ne représentent pas un anaérobie facultatif.

Réponse à la question n°3

B est correct. L’intestin est un endroit dangereux, pour les aérobies obligatoires. L’intestin de la plupart des animaux reçoit peu ou pas d’apport en oxygène. Pourtant, de temps en temps, les animaux avalent de petites poches d’air ou de l’oxygène est présent dans leur nourriture. Les parasites intestinaux, qui espèrent tirer le meilleur parti de ces conditions, peuvent fonctionner sans oxygène. Mais, lorsque l’oxygène est présent, ils veulent en profiter et produire autant d’énergie que possible.

Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Invertébrés. Sunderland, MA : Sinauer Associates, Inc.

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Université de Comenius. (2018, 3 octobre). Bactéries anaérobies. Récupéré de Jfmed.uniba.sk : https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf

Arquidia Mantina