Taxonomie des micro-organismes Flashcards
Qu’est-ce que la taxonomie?
Science visant à établir des groupes d’organismes présentant des caractères communs.
-certains organismes similaires dans certains environnement, etc.
Les groupes taxonomiques sont appelés taxons ou taxa.
Qu’est-ce que la hiérarchie des taxons et un exemple?
Basée sur la proportion de caractères communs. Elle est non-chevauchante: un organisme fait partie d’un seul taxon à un niveau donné de la hiérarchie.
- Espèce (taxon de base): groupe le plus homogène, proportion de caractères communs la plus élevée, caractéristiques bien définies
- Genre: regroupement d’espèces qui ont une certaine quantité de caractéristiques communes
- Famille: genres apparentés (finit souvent par … aceae)
- Ordre: finit souvent par … ales
- Classe
- Phylum
- Domaine: niveau le plus élevé (soit bacteria, archea et eubacteria)
Exemple avec chat
- Sylvvestris/catus
- Felis (félins de petite taille)
- Felideae (grande taille aussi, comme panthères, etc.)
- Carnivora (se nourrissent de chair)
- Mammalia (mammifères, comment les petits sont nourris, etc.)
- Vertebrata (vertébrés, structure du squelette)
- Chordata
- Animalia (animaux)
- Eucarya (eucaryotes)
Quels sont les trois volets de la taxonomie?
- Identification
- description et établissement des caractères - Nomenclature
- nom de l’espèce (utilisation des mêmes règles pour tous) - Classification
- arranger les groupes et établir des relations entre eux
Rappel de la définition d’une culture pure.
Culture (population) de m-o où tous les individus ont les même caractéristiques.
Une seule souche.
Définir une souche (isolat).
Tous les descendants d’une culture pure (sous-cultures).
-maintien des caractéristiques
Rappel de la définition d’une espèce.
Groupe de souches dont les caractéristiques sont presque identiques (caractéristiques fondamentales doivent être maintenues). C’est le taxon de base sur lequel va s’établir la hiérarchie.
- Groupe homogène différent des autres groupes
- Pas 100% des caractéristiques sont les mêmes
- Mais les caractéristiques essentielles, fondamentales, discriminantes le sont
Définir une souche-type.
Souche possédant toutes les caractéristiques représentatives de l’espèce.
- souvent la première isolée, la référence
- il existe des banques de souches-type
Comment fonctionne la 1ère étape de la taxonomie: l’identification?
Description, quantification et qualification des caractéristiques. On a d’abord besoin d’une culture pure.
Quels types de caractères sont observés?
- Morphologiques
- forme, taille, arrangements des cellules (ex: endospores)
- réaction à différents colorants (gram+ vs -) - Composition biochimique
- membranes: types de lipides, alcools (archae, eubact.)
- parois cellulaires: présente chez presque tous les eucaryotes, composée de PG, pseudomuréine ou cellulose - Physiologiques
- exigences nutritionnelles (milieu de culture, sources de carbone, facteurs de croissance)
- conditions d’incubation (température, oxygène, lumière) - Métaboliques
- produits finaux de fermentation (lesquels et en quelles quantités?)
- présence d’enzymes extracellulaires dans un but nutritionnel, p.ex. production de protéases pour dégrader prots pour utiliser les a.a, d’exotoxines pour dégrader d’autres organismes, d’hémolysines (globules rouges) - Génétiques
- ensemble matériel génétique
- composition en G+C% (guanine et cytosine)
- nombre de chromosomes (p.ex. certaines amibes ont des dizaines de milliers de chromosomes, procaryotes ont pour la majorité 1 chromosome circulaire)
- plasmides (taille, nombre, gènes plasmidiques) - Interactions avec l’hôte
- interaction de type infection: pathogénicité chez un type d’hote particulier (spécificité d’hôte), leur capacité de provoquer une maladie chez certains hôtes
- interaction de type symbiose: interactions positives p.ex. avec plantes, poissons - Écologiques
- habitat
- niche écologique
- rôle dans les cycles de la matière - Moléculaires
- comparaison de séquences d’organismes (gènes conservés, protéines conservées, séquences signatures)
- identifier homologie dans les séquences (plus deux organismes ont des séquences similaires, plus ils sont apparentés)
- si nos organismes sont suffisamment apparentés, nous pourrions créer in vitro une molécule hybride et plus on a des % G-C élevés plus on a de chances d’avoir des organismes apparentés
- comment mesurer l’hybridation ADN-ADN? on marque les molécules, on chauffe pour séparer les brins, on refroidit lentement pour qu’elles aient la possibilté de s’hybrider (1 brin de la 1ère espèce avec 1 brin de la 2ème), plus nos espèces sont apparentées plus l’hybridation sera efficace (minimum 80% pour hybridation efficace)
Compilation des caractères et comparaison avec espèces connues, avec banques de données
Quel est le fonctionnement du % G-C et ses différences dans les organismes?
Fonctionnement
- plus le % est élevé, plus il va falloir fournir de chaleur pour passer de bicaténaire à monocaténaire (dissocier les deux brins)
- on observe avec un spectrophotomètre UV (à 260 nm) la densité optique (DO): celle du bicaténaire plus petite que celle du monocaténaire
- température de fusion (Tm) = température à laquelle 50% de l’ADN est sous forme monocaténaire
- on analyse les résultats avec un graphique reliant DO et Tm ET des tableaux de valeurs établissant relation entre G+C% et Tm
Diversité dans les valeurs
- Plantes et animaux: 30 à 50%
- M-O: 25-80% (variation plus importante)
- G+C% très élevés souvent associés à m-o dans des températures très élevées
- valeur spécifique à une espèce, mais pas exclusive (plusieurs espèces peuvent avoir le même pourcentage G+C)
- valeur intragenre très similaire
Comment fonctionne la 2e étape de la taxonomie: la nomenclature?
Si après l’identification on conclue que l’on a trouvé une nouvelle espèce, alors on la nomme d’après les règles de nomenclature. Carl von Linné a établi la nomenclature linnéenne qui s’applique pour tous les organismes
Nomenclature binomiale
- utilisation de deux noms
- doit être écrit en italique ou souligné si à la main
Premier mot: genre
- 1ère lettre majuscule
- Latin ou grec
- Doit être descriptif
- bacillus (décrit la forme)
- lactococcus (coque produisant de l’acide lactique)
- pyrococcus (thermophile, est une coque) - Nommé parfois selon le découvreur
- ancienne pratique
- p.ex: pasteurella (Louis Pasteur)
Deuxième mot: espèce
- 1ère lettre minuscule
- Latin ou grec
- Descriptif
- Neisseria gonorrhoeae (cause la gonorrhée)
- Mycobacterium tuberculosis (bactérie qui semble apparentée aux mycètes et qui cause la tuberculose)
- Pyrococcus abyssi (thermophiles qu’on retrouve dans abysses, p.ex. océaniques)
Comment fonctionne la 3e étape de la taxonomie: la classification?
La classification est l’arrangement en groupes et relations intergroupes, en se basant sur les caractères communs et les liens évolutifs
- Naturelle
- les premières classifications, historiquement
- basée sur nature biologique/anatomique des espèces (appliquée sur plantes et d’animaux) - Phénétique
- ensuite, avec l’accumulation des caractères est arrivée la classification phénétique
- s’appuie sur similarités caractères phénotypiques ( que l’on peut mesurer, observer, quantifier: morphologique, métabolique, génétique) - Numérique
- comparaison de plusieurs organismes (2 par 2, nombre de caractères 50 et plus)
- % de similarité (%S) = (caractères similaires/caractères totaux) x100 %
- représentation utilisée pour le %S : dendrogrammes (ressemblent à un arbre, en y = %S, en x = bactéries). Embranchement entre 2 bactéries: %S entre les deux. Devient plus difficile à utiliser quand l’on a un grand nombre de souches - Phylogénétique
- relier organismes via leur ancêtres communs (relations évolutives probables)
- avantage: permet de comparer espèces/groupes taxonomiques très distants
- problème: grande majorité des procaryotes n’ont plus de fossiles utiles - Polyphasique
- classification moderne
- cumule info de différentes classifications: phénétiques et phylogénétiques
- conséquence: on se pose maintenant des questions sur la définition d’une espèce (à quel moment sont-ils suffisamment sembables pour être considérés comme une espèce?)
- ex: bonobo, chimpanzé et humains ont un génome à >99% similaires
- autre ex que nous aurons p-ê besoin de redéfinir certaines choses: la diversité dans le genre saccharomyces est équivalente aux mammifères et oiseaux
Quelle est la limite de la classification numérique?
La pondération des caractères.
- Numérique: indique seulement 1 ou 0 (présence ou absence), mais certains caractères ont une autre pertinence biologique que absence/présence
- Une caractéristique fondamentale aura le même poids qu’une caractéristique accessoire, il y a une pondération uniforme
- Ajouter une pondération serait arbitraire et amènerait des désaccords importants
Comment fonctionne le classement phylogénétique?
Comparaison de séquences de gènes/protéines conservées à travers l’évolution.
On les utilise comme “chronomètres moléculaires”
- mutations arrivent au hasard, et celles à effet neutre ou positif = conservées et transmises à progéniture
- mutations négatives = perte de l’organisme à travers l’évolution
- calculer les temps d’introduction des mutations dans gènes
Quels chronomètres moléculaires peuvent être utilisés dans la classification phylogénétique?
Les gènes les plus utilisés sont les gènes codant pour les ARN ribosomaux
- certaines régions sont conservées (essentielles à la fonction), une introduction de mutation dans cette région altère la fonction et la cellule meurt si elle ne peut plus produire d’ARN ribosomal
- certaines régions sont variables: les mutations n’altèrent pas nécessairement la fonction
- on utilise ces régions variables pour comparer (nombre de mutations sur ces gènes) et trouver relations et temps d’introduction des mutations
Donc, utilisation d’outils bio-informatiques. Comme les outils sont en développement constant, cette classification est en évolution continuelle.
Quelles sont les classifications utilisées, selon leur ordre chronologique?
- Linnaeus (1753)
- basée sur anatomie des organismes
- 2 règnes: plantes et animaux - Haeckel (1865)
- introduit un 3e règne: les protistes (bactéries, levures, protozoaires, algues microscopiques, etc.) - Whittaker (1969)
- on réalise qu’il existe des procaryotes/eucaryotes, on commence à distinguer les structures fines des m-o, observer organismes très petits
- basée sur: nutrition et organisation cellulaire des organismes DONC organismes faisant de la photosynthèses vs de l’ingestion/de l’absorption, unicellulaire vs pluricellulaire, eucaryotes vs procaryotes
- introduit 5 règnes: monères (procaryotes), protistes (microalgues, champignons microscopiques, protozoaires), plantes, fungi et animaux
- reproche de cette classification: évolution semble unidirectionnelle (bactéries donnent naissance aux protistes, eux aux plantes, etc.). Les organismes plus simlples donnent naissance aux plus complexes. - Woese (1977)
- approche phylogénétique
- a réussi à séquencer des gènes codants pour ARN ribosomaux en travaillant avec archées
- DONC cela l’a amené à introduire 3 domaines: eucaryotes, eubactéries (bacteria) et archées (archae)
- voies évolutives divergentes, et non une évolution undirectionnelle
- ancêtre commun entre archées et eubactéries
