Les trois domaines du vivant

Quand on range des milliers d'êtres vivants, il faut un classement solide. Pendant longtemps, on a séparé le vivant en deux : les êtres sans noyau, appelés procaryotes, et ceux qui ont un noyau, les eucaryotes. Cette séparation reste utile au quotidien, et tu l'utiliseras souvent. Mais à la fin du vingtième siècle, la biologie moléculaire a montré que les êtres sans noyau forment en réalité deux groupes très éloignés l'un de l'autre. Voyons comment on est passé de deux à trois grands groupes, et pourquoi les virus restent à part.

Chez un procaryote, comme une bactérie, l'ADN flotte dans le cytoplasme, rassemblé dans une zone sans membrane. Chez un eucaryote, l'ADN est enfermé dans un noyau, et la cellule contient des compartiments entourés de membranes, comme les mitochondries. Tu es fait de cellules eucaryotes. La levure de boulanger aussi, tout comme le parasite du paludisme. C'est surprenant, mais une levure est, par sa structure, plus proche de tes cellules que d'une bactérie. Retiens donc que la taille ne suffit pas pour classer : il faut regarder comment la cellule est organisée.

En 1990, trois chercheurs, Carl Woese, Otto Kandler et Mark Wheelis, publient une proposition qui va changer les manuels. Leur idée est simple : pour savoir qui est parent de qui, mieux vaut comparer des molécules que des formes. Ces travaux s'appuient en particulier sur l'ARN des ribosomes, une molécule présente chez tous les êtres vivants et qui change lentement au fil de l'évolution. Leur conclusion : le vivant se range en trois domaines, les bactéries, les archées et les eucaryotes. Les archées, longtemps prises pour des bactéries un peu bizarres, deviennent une branche à part entière.

Mets une archée et une bactérie côte à côte au microscope : tu ne verras aucune différence, deux petites cellules sans noyau. Commence donc par ce qu'elles savent faire. Le méthane que l'on brûle à la sortie d'un biodigesteur est fabriqué par des archées, et par elles seules : aucune bactérie, aucun eucaryote ne produit ce gaz par voie biologique. On a longtemps cru qu'elles ne vivaient que dans des endroits impossibles, sources brûlantes ou marais salants. On sait aujourd'hui qu'elles peuplent aussi les sols et les océans. Pour les reconnaître à coup sûr, il faut descendre jusqu'à leur chimie. Leurs lipides membranaires tiennent au glycérol par des liaisons dites éther, plus solides que les liaisons ester des bactéries et de tes propres cellules ; chez certaines archées des sources chaudes, la membrane ne forme même qu'une seule couche, qui résiste à plus de quatre-vingts degrés. Leur paroi, quand elles en ont une, ne contient jamais de peptidoglycane : la pénicilline, qui empêche la construction de cette molécule, n'a donc aucune prise sur elles.

Pas besoin de partir loin pour en rencontrer. Dans la panse d'une vache, d'une chèvre ou d'un mouton, des archées méthanogènes récupèrent l'hydrogène et le gaz carbonique laissés par les bactéries qui digèrent l'herbe, et en font du méthane, que l'animal rejette surtout en rotant. Une espèce, Methanobrevibacter smithii, vit aussi dans l'intestin humain. On en trouve dans les rizières inondées, de la vallée du fleuve Sénégal au delta du Mékong, et dans les biodigesteurs que des familles du Burkina Faso ou du Rwanda remplissent de fumier pour obtenir un gaz de cuisson. Dans les derniers bassins des marais salants, d'autres archées supportent une eau presque saturée de sel. Et à ce jour, aucune archée n'a été reconnue comme cause d'une maladie.

Les virus posent un problème de rangement. Ils n'ont ni cellule, ni ribosome, ni métabolisme à eux. Hors d'une cellule hôte, ce sont des particules inertes. Ils n'entrent donc dans aucun des trois domaines. Pourtant, ils infectent des êtres des trois domaines : il existe des virus de bactéries, d'archées, de plantes, d'animaux et de champignons. C'est pour cela qu'on les étudie en microbiologie, avec un système de classement qui leur est propre. Tu leur consacreras la dernière leçon de ce module, après avoir rencontré les champignons et les protistes.

Voici l'essentiel. Le vivant se range en trois domaines : les bactéries, les archées et les eucaryotes. Ce classement, proposé en 1990, repose sur la comparaison de molécules comme l'ARN des ribosomes, et non sur l'aspect des cellules au microscope. Les archées sont des procaryotes, mais leur membrane, leur paroi et leurs gènes les séparent nettement des bactéries, et certaines fabriquent du méthane. Les virus, eux, restent hors de cet arbre parce qu'ils ne sont pas des cellules. Place maintenant aux eucaryotes microscopiques : levures, moisissures, algues et protozoaires.