En une phrase Les saprophytes sont des micro-organismes qui décomposent les restes morts et les déchets, rendant à l’environnement les éléments nutritifs qu’ils contiennent.
Les saprophytes recyclent la matière morte de tout écosystème
Tout écosystème produit sans cesse de la matière morte : feuilles tombées, animaux morts, peaux desquamées, fumier et déchets alimentaires. Laissée intacte, cette matière garderait prisonniers son carbone, son azote, son phosphore et son soufre, et les cycles qui nourrissent les êtres vivants s’arrêteraient peu à peu. Les saprophytes l’empêchent.
Ce sont des micro-organismes qui se nourrissent de matière organique morte, et ils procèdent de l’extérieur vers l’intérieur : l’hyphe d’une moisissure ou la paroi d’une bactérie libère des enzymes digestives qui découpent les grosses molécules en petites molécules solubles, que la cellule absorbe ensuite comme nourriture. Ce qui reste — dioxyde de carbone, ammonium, nitrate, phosphate et sulfate — est rejeté dans le sol, l’eau et l’air comme déchet du micro-organisme.
Or ce déchet est précisément ce dont les plantes ont besoin : la décomposition transforme donc la mort en matière première pour une vie nouvelle. Le même processus, conduit sous contrôle, sous-tend le compostage, l’épuration des eaux usées et l’élimination sûre des tissus morts.
Une feuille qui tombe en forêt est attaquée par des champignons et des bactéries ; sa cellulose et ses protéines sont digérées en quelques semaines, et les minéraux libérés nourrissent les racines de l’arbre suivant. Rien n’est perdu.
Pourquoi un tas de compost est-il chaud et pourquoi son volume diminue-t-il en quelques semaines ?
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Les saprophytes digèrent les déchets et libèrent de la chaleur en travaillant, et ils transforment la matière végétale solide en dioxyde de carbone, en eau et en minéraux solubles : une grande partie de la masse initiale quitte le tas sous forme de gaz et de liquide.
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- La fixation de l’azote : l’enzyme, le problème de l’oxygène et l’échange
La nitrogénase convertit l’azote atmosphérique N₂ en ammoniac grâce à des électrons et à l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP. L’ATP fournit l’énergie, non les électrons eux-mêmes. L’oxygène peut endommager l’enzyme ; les microbes fixateurs utilisent donc des dispositifs protecteurs, plutôt que d’exiger tous un environnement totalement dépourvu d’oxygène. Des organismes libres et des symbiotes végétaux fixent l’azote ; certains séparent la fixation dans l’espace ou le temps.
Dans les nodules de légumineuses, les rhizobiums se différencient en bactéroïdes. Le nodule leur fournit des composés carbonés venant de la plante. La leghémoglobine maintient peu d’oxygène libre tout en permettant la respiration, conciliant énergie et protection enzymatique. L’ammoniac est incorporé dans des composés azotés partagés par le partenariat. Si l’azote du sol est facilement disponible, la plante peut moins investir dans ce processus coûteux.
Le partenaire dépend de l’espèce végétale et de la souche bactérienne. Être une légumineuse ne garantit pas la nodulation ; eau, acidité et nutriments influencent son efficacité. Des non-légumineuses forment aussi des associations fixatrices, comme l’aulne avec Frankia. Cette diversité montre qu’un nodule est un exemple d’un processus plus large, non l’unique lieu de fixation. L’apport d’azote doit toujours être équilibré avec les autres besoins de croissance.
- La résistance à la colonisation : pourquoi la flore est une barrière, et ce que les antibiotiques brisent
La résistance à la colonisation associe plusieurs mécanismes, sans former une barrière infranchissable. Les microbes résidents occupent des niches, rivalisent pour les nutriments et modifient la chimie locale. Certains produisent des bactériocines inhibant des bactéries proches ; les produits de fermentation peuvent abaisser le pH, et les interactions immunitaires influencent les défenses locales. L’effet varie avec le site et la communauté. Un résident peut devenir nocif si une barrière est franchie ou les défenses diminuent.
Les antibiotiques modifient abondance et diversité sans éliminer tous les résidents. La perturbation dépend du médicament, de la dose, de la durée et de la communauté initiale. Les spores de C. difficile peuvent persister tandis que les concurrents sont supprimés ; des souches toxinogènes peuvent alors contribuer à une diarrhée. D’autres causes existent, et une détection sans maladie compatible ne pose pas automatiquement le diagnostic. Précautions de contact, analyses indiquées et nettoyage efficace suivent le protocole local.
La communauté fournit aussi des métabolites. La fermentation des fibres produit des acides gras à chaîne courte comme le butyrate, utiles à la muqueuse colique. Certaines bactéries fabriquent des ménaquinones, formes de vitamine K ; l’alimentation en apporte aussi. Antibiotiques prolongés et faible apport peuvent altérer le statut ; anomalies plaquettaires, fonction hépatique et interactions médicamenteuses doivent aussi être examinées devant un saignement. Les probiotiques ne sont pas un remède universel et exigent une évaluation des preuves et du risque individuel.
- Les usines microbiennes : fermentation, antibiotiques, protéines recombinantes et bioremédiation
Ce qu’un microbe fait dans un tube à essai, on peut le lui faire faire dans une cuve de plusieurs milliers de litres ; la microbiologie industrielle est la maîtrise de ce changement d’échelle. La fermentation distingue d’abord deux voies. Dans la fermentation alcoolique, les levures comme Saccharomyces cerevisiae transforment une molécule de glucose en deux molécules d’éthanol et deux de dioxyde de carbone ; c’est ce qui donne au pain son gaz et à la bière comme au vin leur alcool. Dans la fermentation lactique, des bactéries comme Lactobacillus transforment le glucose en acide lactique sans gaz, ce qui explique que le yaourt ne gonfle pas, contrairement à une pâte levée. La fabrication du fromage superpose ces activités : la présure ou l’acide coagule la caséine, le caillé est égoutté et salé pour maîtriser la flore, puis l’affinage par Penicillium roqueforti, Penicillium camemberti ou Propionibacterium shermanii produit les veines bleues, la croûte blanche ou les trous de l’emmental.
La production d’antibiotiques constitue une autre branche de la même industrie. La plupart des antibiotiques sont des métabolites secondaires, substances dont l’organisme n’a pas besoin pour croître et qu’il fabrique surtout après la croissance rapide ; la pénicilline, produite par Penicillium chrysogenum et non par le Penicillium notatum observé par Fleming en 1928, est obtenue ainsi, tout comme la streptomycine issue de Streptomyces griseus. Les souches industrielles sont améliorées par mutation et sélection jusqu’à produire des milliers de fois plus que l’isolat sauvage, et le fermenteur contrôle température, pH, oxygène, stérilité et mousse pendant que le produit est récolté et purifié.
L’ADN recombinant permet de produire des protéines que les microbes ne fabriquent pas naturellement. L’insuline humaine est un exemple de médicament obtenu grâce à un gène introduit dans une cellule de production. Le système est choisi selon la protéine : des microbes donnent certains produits, mais des cultures de cellules de mammifère sont nécessaires pour d’autres, notamment de nombreuses glycoprotéines complexes. Le produit est ensuite purifié et contrôlé.
La bioremédiation emprunte le procédé inverse — l’appétit de certaines bactéries pour les hydrocarbures — mais elle a des limites précises. Les organismes ont besoin d’azote et de phosphore, d’une température convenable et, le plus souvent, d’oxygène : le pétrole qui flotte sur une eau froide et pauvre en oxygène ou qui est enfoui dans la vase se dégrade très lentement, et le procédé ne peut éliminer chaque fraction d’une marée noire. Des bactéries génétiquement modifiées sont étudiées pour la bioremédiation, mais leur dissémination est encadrée parce qu’un organisme vivant se répand : le nettoyage d’une marée noire associe donc récupération mécanique, dispersants et action microbienne naturelle, plutôt que de compter sur les seules bactéries. Pour l’infirmière, le fil pratique est le bon usage des antibiotiques : comme la plupart des antibiotiques sont des produits bactériens que la résistance peut vaincre, apprendre aux patients à terminer leur cure et à ne jamais partager des restes ni en exiger pour une infection virale, c’est de la microbiologie industrielle appliquée au chevet.
