CYANOBACTÉRIES

Question 1

Décrire les cyanobactéries

Answer 1

• Bactéries Gram-
• adaptées à plusieurs types d’environnement (parfois extrêmes)
• rôle clé dans l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère
• omniprésente dans les milieux océaniques oligotrophes (90% prod. primaire)
• souvent fixatrices de N2

Question 2

À quand remontent les plus vieilles traces de cyanobactéries?

Answer 2

3.5 milliards d’années (fossile stromatolithes)

Question 3

Décrire la pigmentation chez les cyanobactéries

Answer 3

• phycobilines et phycocyanines (captent les photons) organisées en phycobilisomes
• Chlorophylle (centre réactionnel du photosystème II)
• caroténoïdes

-Les pigments sont dans des replis des la membrane plasmique ressemblant aux thylacoïdes des chloroplastes

Question 4

Décrire les structures des cyanobactéries

Answer 4

• pas de noyau, mais un nucléoïde
• pas d’organelles avec membrane
• granules de polyphosphates ou autres inclusions formées de glycogène
• vacuoles gazeuses de nature protéique
• carboxysome: microcompartiment du Cycle de Calvin
• paroi de peptidoglycane
• mucilage (parfois)

Question 5

Décrire la taille et la forme des cyanobactéries

Answer 5

• taille variable selon unicellulaire ou colonial (de minuscules à visible à l’oeil nu)
• morphologie variable: ronde, ovale, fusiforme, bâtonnet
• coloniales adoptent un assemblage filamenteux majoritairement
• les filamenteuses forment des trichomes (cellules du trichome connectées par des pores)
• trichomes s’assemblent pour donner des colonies globulaires ou des tapis cyanobactériens visibles à l’oeil nu

Question 6

Décrire la division chez les cyanobactéries

Answer 6

• principalement fission binaire
• libération d’une bactérie de la colonie
• production d’exocytes, nanocytes et baeocytes

Question 7

Décrire la différentiation chez les cyanobactéries et les types de cellule en découlant

Answer 7

• Cellules du trichome sont celles qui peuvent se différencier en…
• Hétérocystes: fixation d’azote (nitrogénase); pas de photosynthèse; position variable
• Akinète: forme de protection; paroi résistante et épaisse; conditions difficiles; dormance

Question 8

Décrire la ramification des cyanobactéries coloniales

Answer 8

• Cellule-mère modifie son axe naturel de division: division perpendiculaire à l’axe d’élongation du trichome principal
• Vrai embranchement = reste connecté au trichome principal
• Faux embrachement = connecté seulement par mucilage

Question 9

Décrire les structures permettant la flottabilité des cyanobactéries

Answer 9

• Vacuoles de gaz (vésicules gazeuses; protéiques)

- déplacement par glissement des Oscillatoria

Question 10

Décrire la fixation d’azote chez les cyanobactéries

Answer 10

-Enzyme nitrogénase prend le N2 et le transforme en NH3 (consommation ATP)

N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 p

Question 11

Pourquoi faut-il protéger la nitrogénase et quelles sont les stratégies pour la protéger?

Answer 11

-La nitrogénase est endommagée irréversiblement par l’O2 (raison de la différentiation en hétérocystes)

Stratégies

• enveloppe de glycolipides protège les hétérocystes
• dégradation du photosystème II (pas de photolyse de l’eau)
• microplasmodesmata permettent les échanges entre cellules
• découplage possible de la photosynthèse et fixation d’azote (jour/nuit)
• fixation d’azote peut se faire en conditions micro- ou anaérobie

Question 12

Quels indices la présence de cyanobactéries coloniales peuvent donner quant à l’état du milieu aquatique?

Answer 12

Cela indique un milieu riche en nutriments (eutrophe)

Question 13

Quels genres de symbioses peuvent accomplir certaines cyanobactéries?

Answer 13

Symbioses basées sur l’échange d’azote fixé contre des molécules carbonées

Question 14

Quels sont les 5 grands groupes de cyanobactéries? Par quels facteurs sont-ils divisés

Answer 14

• Chroococcales
• Pleurocapsales
• Oscillatoriales
• Nostocales
• Stigonematales

divisés selon leur morphologie, la présence ou l’absence de cellules spécialisées et le type de ramification

Question 15

Caractéristiques générales des Chroococcales (Groupe I)

Answer 15

• Cellule unique
• mince couche de mucilage
• fission binaire ou bourgeonnement
• possibilité de former des films
• planctoniques, mais peuvent éclore massivement à la surface
• pas de spécialisation sauf un sous-groupe (Prochlorococcus, Synechococcus, etc.)

Question 15

Caractéristiques du genre Prochlorococcus (Chroococcales)?

Answer 15

• petite taille
• genre le plus représenté des cyanobactéries océaniques
• capte efficacement le bleu (augmente la compétitivité)
• 13 à 48% de la production d’O2
• pas de phycobilisomes
• diversité génétique importante

Question 16

Caractéristiques générales des Pleurocapsales (Groupe II)

*pas dans PPT

Answer 16

• fission multiple: baeocytes

- unicellulaires ou agrégats pluricellulaires (par fissions binaires peu ordonnées)

Question 17

Caractéristiques du genre Pleurocapsa (Pleurocapsales)

Answer 17

• eau douce, salée et sources thermales (et plus)

- calcification (stromatolithes)

Question 18

Caractéristiques générales des Oscillatoriales (Groupe III)

Answer 18

• Filamenteuses; souvent forme d’hélice ou de spirale
• Non différenciées
• agrégats planctoniques ou benthiques; parfois tapis sur boues ou roches

Question 19

Caractéristiques du genre Arthrospira (Oscillatoriales)

Answer 19

• trichomes spiralés
• cultivées pour alimentation
• riches en protéines, acides gras, vitamines et minéraux
• pas de fixation d’azote
• spiruline

Question 20

Caractéristiques générales des Nostocales (Groupe IV)

Answer 20

• planctoniques ou benthiques
• hétérocystes et akinètes
• pas de ramification ou fausse ramification
• associations latérales entre filaments ou rayons reliés en un point central

Question 21

Caractéristiques du genre Anabaena (Nostocales)

Answer 21

• filaments droits, incurvés ou spriralés
• parfois mucilage
• cellules arrondies ou en forme de barils
• hétérocystes sphériques et akinètes ronds ou cylindriques
• en carence d’azote, 1 cellule sur 10 se différencie en hétérocyste
• efflorescences algales
• organisme modèle pour la différentiation des cellules végétatives, la fixation d’azote et les symbioses

Question 22

Caractéristiques du genre Nostoc (Nostocales)

Answer 22

• très semblables à Anabaena
• entourées d’un mucilage ferme et épais; couleur paille ou brunâtre des colonies
• assemblage des trichomes en tapis ou sphérique
• akinètes entre deux hétérocystes dans les parties plus âgées de la colonie
• fixation d’azote pour la culture du riz
• parfois productrices de toxines

Question 23

Caractéristiques générales des Stigonematales (Groupe V)

Answer 23

• Ressemblent aux Nostocales, mais avec de vrais embranchements à la ramification des trichomes
• cyanobactéries les plus complexes
• majoritairement benthiques et attachées sur des substrats des habitats lentiques ou près des habitats lotiques

Question 24

Décrire le phénomène d’efflorescence algale

Answer 24

• Éclosion massive dans un court laps de temps de cyanobactéries
• Température de 15-25 degrés C
• rares en milieux lotiques
• épaisse couche de cyanobactéries se forme à la surface de l’eau (nuit aux autres algues, au zooplancton et au poisson)

Question 25

L’efflorescence algale est-elle un phénomène naturel

Answer 25

oui; cependant elles peuvent être accélérées de manière anthropogéniqueq

Question 26

Comment les cyanobactéries supplantent-elles les autres microalgues?

Answer 26

• Division rapide (pas le temps de compétitionner)
• Flottaison régulable
• Tolérance à de faibles intensités lumineuses
• Croissance dans des ratios N/P faibles
• Résistance au zooplancton (mucilage)
• tolérance à un pH alcalin (consommation rapide de CO2)
• Associations symbiotiques (bactéries aérobies au niveau des hétérocystes pour conserver un environnement réducteur)

Question 27

Quels facteurs externes encouragent les efflorescences algales?

Answer 27

• présence d’akinètes
• Apport de nutriments organiques et/ou inorganiques
• Disponibilité de l’azote, mais surtout du phosphore
• Luminosité et températures adéquates
• pH convenable (alcalin); ions Mg2+ et Ca2+ présents

Question 28

Qu’est-ce qui peut limiter les efflorescences algales?

Answer 28

D’autres microorganismes (ex: champignons, phages ,protozoaires, poissons) qui mènent à la mort d’une partie de la population

Question 29

Pour quelle raison les efflorescences algales sont-elles vues d’un bon œil à certains endroits?

Answer 29

Certaines cyanobactéries sont consommées par les populations à ces endroits

Question 30

Nommer des dommages/effets nuisibles possibles des efflorescences algales

Answer 30

• Traitement des eaux usées: blocage de filtres
• Odeur et goût désagréable à l’eau potable, mais également quantité d’ammonium appréciable
• toxines pouvant tuer les animaux; anoxie possiblement mortelle de la colonne d’eau
• limitation des activités nautiques

Question 31

Nommer des applications biotechnologiques des cyanobactéries

Answer 31

• alimentation humaine
• alimentation animale
• biocarburant
• symbiose agricole

Question 32

En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à l’alimentation humaine?

Answer 32

Arthrospira notamment fait déjà partie de l’alimentation humaine; excellente valeur nutritive

Question 33

En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à l’alimentation animale?

Answer 33

Il est possible de nourrir le bétail avec des cyanobactéries de culture; moins de pression sur les terres agricoles

Question 34

En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer aux biocarburants?

Answer 34

• contenu en lipides et sucres de certaines espèces atteint 70% de leur masse sèche
• bon moyen de fixer le carbone atmosphérique en sucres
• les sucres peuvent être fermentés en éthanol et les lipides transestérifiés en biodiesel ou kérosène

Question 35

En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à la symbiose agricole?

Answer 35

-les grandes rizières (75% du riz mondial) contiennent beaucoup de cyanobactéries fixatrices d’azote