Archée d'Asgård
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Les archées d'Asgård (Asgardarchaeota), ou simplement Asgards, forment un super-embranchement d'archées découvert en 2015 dans des sédiments profonds à proximité du château de Loki, une source hydrothermale au large de la Norvège. Ils ont été nommés d'après le domaine des dieux dans la mythologie nordique[a].
Les Asgards partagent des traits que l'on croyait propres aux eucaryotes. De ce fait, on considère généralement que le clade qui les inclut, comprend aussi les Eukaryota, à ceci près que ces derniers sont issus de l'endosymbiose d'au moins une α-protéobactérie (devenue leur mitochondrie) et ne sont plus des « procaryotes » et donc plus des archées. Ce clade élargi est dénommé Eukaryomorpha. Cette approche signe la fin du modèle à trois domaines, les Archées devenant un groupe paraphylétique à la base des Eukaryota.
Écologie
[modifier | modifier le code]Les archées d'Asgård sont généralement thermophiles avec les variations suivantes[1] :
- les Lokiarchaeota, Thorarchaeota et la plupart des Heimdallarchaeota sont mésophiles ;
- les Idunnarchaeota, Freyarchaeota et Baldrarchaeota seraient hyperthermophiles.
Métabolisme
[modifier | modifier le code]Les Asgards codent certaines protéines semblables à celles des eucaryotes[2], les profilines[3] qui régulent la polymérisation de l'actine, un constituant du cytosquelette des cellules. Elle intervient aussi dans les déplacements de vésicules ou d'organites et dans l'endocytose ou la phagocytose. Ainsi l'ancêtre commun à la bifurcation archées - eucaryotes était dotée de mécanismes qui ont permis l'endocytose fondatrice des eucaryotes[4].
Une étude[5] montre que ces archées sont hétérotrophes : ils se nourriraient de matière organique et rejetteraient à des degrés divers de l'hydrogène ou autres produits de réduction. De leur côté, certaines α-protéobactérie produisent des enzymes spécialisées dans le métabolisme de l'hydrogène. L'étude suggère donc que ces archées et l’ancêtre des mitochondries vivaient en symbiose avant qu'une endosymbiose intervienne et soit pérennisée chez les eucaryotes[6].
Les Asgards n'étaient connus que par des fragments de génomes récoltés dans des sédiments. En 2019, au bout de douze ans d'efforts, une équipe japonaise parvient à en cultiver une espèce, Prometheoarchaeum synthrophicum, accompagnée d'une archée méthanogène du genre Methanogenium (abritée dans ses longs tentacules) et d'une bactérie du genre Halodesulfovibrio (puis les deux espèces d'archées sans la bactérie). De croissance extrêmement lente, Prometheoarchaeum syntrophicum (souche MK-D1) est un organisme de petite taille (∼550 nm), anaérobie, qui dégrade des acides aminés et des peptides par syntrophie avec l'archée Methanogenium et/ou avec la bactérie Halodesulfovibrio[7],[8],[9].
En 2022, une nouvelle espèce d'Asgard récoltée dans la boue d'un estuaire en Slovénie, Lokiarchaeum ossiferum, est cultivée (après sept ans d'efforts) et étudiée en détail par microscopie électronique, qui dévoile plusieurs dizaines de fins tentacules comportant des épaississements et des excroissances ainsi qu'un cytosquelette s'étendant jusque dans les tentacules. Le génome de cette espèce et celui d'une autre espèce découverte au même endroit ont pu être séquencés entièrement. Ils comportent notamment quatre gènes codant des complexes protéiques qui chez les eucaryotes servent à plier, découper et assembler les membranes afin de relier les compartiments internes. Le cytosquelette et la machinerie de manipulation des membranes ne sont donc pas une innovation des eucaryotes[10],[11].
Phylogénie
[modifier | modifier le code]Les Asgards pourraient constituer un sous-règne d'archées formé de cinq embranchements : les Lokiarchaeota, Odinarchaeota, Thorarchaeota, Heimdallarchaeota et Helarchaeota[12], plus (via l'endosymbiose d'une α─protéobactérie) les Eukaryota.
En 2021, l'analyse comparative de 162 génomes d'Asgards élargit considérablement la diversité phylogénétique de ce super-embranchement et conduit à proposer six embranchements supplémentaires dont un clade ancestral provisoirement dénommé Wukongarchaeota. De nouvelles protéines proches de protéines considérées comme caractéristiques des eucaryotes sont aussi découvertes dans plusieurs embranchements, suggérant une évolution dynamique par transfert horizontal, perte et duplication de gènes, voire brassages entre domaines. En revanche cette étude ne permet pas de trancher entre les deux positionnements possibles du dernier ancêtre commun des eucaryotes, un clade frère du clade Heimdallarchaeota–Wukongarchaeota au sein des Asgards, ou bien un clade frère des Asgards au sein des archées[13].
Une thèse identifie de nouveaux embranchements : Idunnarchaeota[14], Freyarchaeota[15], Baldrarchaeota[16], Friggarchaeota et Gefionarchaeota, à partir de 69 génomes issus d'assemblages métagénomiques[1],. Selon les résultats — encore préliminaires — de cette étude, les Idunnarchaeota seraient les archées les plus proches des Eucaryotes. Le dernier ancêtre archéal commun des Eucaryotes (DAACE) trouverait son origine dans ou à la base du clade Idunnarchaeota + Heimdallarchaeota qui serait, dans cette deuxième hypothèse, le groupe frère des Eukaryota. L'étude suggère que ce DAACE ne possédait pas de voie de Wood-Ljungdahl et codait des protéines d'origine bactérienne ce qui témoignerait de transferts horizontaux de gènes entre Bactéries et Archées.
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Asgard |
Notes et références
[modifier | modifier le code]Notes
[modifier | modifier le code]- Asgård est son nom en suédois.
Références
[modifier | modifier le code]- (en) Eva F. Caceres, « Genomic and evolutionary exploration of Asgard archaea », Doctoral thesis, Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Biology, Department of Cell and Molecular Biology, ORCID iD:0000-0003-2890-2631, (ISBN 978-91-513-0761-9, lire en ligne, consulté le ).
- (en) Laura Eme, Anja Spang, Jonathan Lombard, Courtney W. Stairs et Thijs J. G. Ettema, « Archaea and the origin of eukaryotes », Nature Reviews Microbiology, vol. 15, no 12, , p. 711-723 (ISSN 1740-1534, DOI 10.1038/nrmicro.2017.133, lire en ligne).
- (en) C. Akıl et R. C. Robinson, « Genomes of Asgard archaea encode profilins that regulate actin », Nature, vol. 562, , p. 439-443 (DOI 10.1038/s41586-018-0548-6).
- Pour la Science no 494 décembre 2018 p. 16.
- Anja Spang et al., Proposal of the reverse flow model for the origin of the eukaryotic cell based on comparative analyses of Asgard archaeal metabolism.,2019 DOI 10.1038/s41564-019-0406-9.
- Pour la Science no 500 juin 2019 p. 8.
- M.-N. C., « Des archées Asgård enfin en culture », Pour la science, no 505, , p. 8.
- La Recherche, octobre 2019, p. 24.
- (en) Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu, Nozomi Nakahara, Yuki Morono, Miyuki Ogawara et al., « Isolation of an archaeon at the prokaryote-eukaryote interface », Nature, vol. 577, no 7790, (DOI 10.1038/s41586-019-1916-6, lire en ligne).
- (en) Elizabeth Pennisi, « Strange, tentacled microbe may resemble ancestor of complex life », Science, (DOI 10.1126/science.adg4079
).
- (en) Thiago Rodrigues-Oliveira, Florian Wollweber, Rafael I. Ponce-Toledo, Jingwei Xu, Simon K.-M. R. Rittmann et al., « Actin cytoskeleton and complex cell architecture in an Asgard archaeon », Nature, vol. 613, , p. 332-339 (DOI 10.1038/s41586-022-05550-y
- (en) Kiley W. Seitz, Nina Dombrowski, Laura Eme, Anja Spang, Jonathan Lombard et al., « Asgard archaea capable of anaerobic hydrocarbon cycling », Nature Communications, vol. 10, , article no 1822 (DOI 10.1038/s41467-019-09364-x).
- (en) Yang Liu, Kira S. Makarova, Wen-Cong Huang, Yuri I. Wolf, Anastasia N. Nikolskaya et al., « Expanded diversity of Asgard archaea and their relationships with eukaryotes », Nature, (DOI 10.1038/s41586-021-03494-3).
- NCBI: "Candidatus Idunnarchaeota" Caceres 2019 (phylum)
- "Candidatus Freyarchaeota" Caceres 2019 (phylum)
- "Candidatus Baldrarchaeota" Liu et al. 2020 non Caceres 2019 (phylum)
