AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

L'oxygène dans les processus vitaux

Conditions bioénergétiques de l'utilisation d'oxygène

On peut considérer qu'un être vivant diffère d'un être inerte par sa faculté d'assimilation, c'est-à-dire d'autosynthèse à partir de matériaux, relativement simples, prélevés sur le milieu extérieur : les aliments.

L'être vivant possède une organisation extrêmement poussée qui consiste essentiellement en :

1. une machinerie très complexe, constituée de catalyseurs protéiques, les enzymes, répartis dans les différents organites cellulaires et capables d'assurer, dans des conditions de milieu relativement étroites, un très grand nombre de réactions chimiques.

2. une information, dite « génétique », constituée par les molécules d'acide désoxyribonucléique, contenant le plan extrêmement détaillé de la fabrication des composants élémentaires, de l'assemblage défini de ces composants dans l'espace, de la programmation de ces opérations dans le temps, de leur régulation en fonction des circonstances.

La vie consiste ainsi en l'élaboration de cette information et de cette machinerie, selon cette information et par cette machinerie, à partir des aliments, substances minérales pour les « autotrophes », petites molécules organiques pour les « hétérotrophes ». Cette élaboration nécessite de l'énergie, fournie par des réactions d'oxydoréduction.

Lavoisier ayant montré que l'oxygène atmosphérique intervient comme oxydant, assurant la combustion du carbone et de l'hydrogène des êtres vivants, il est a priori légitime de penser que l'oxygène intervient dans les processus énergétiques des phénomènes vitaux. Les progrès de la biochimie ont confirmé ce point de vue.

Ainsi on peut déjà admettre : que les organismes aérobies stricts ont une énergétique liée à des réactions d'oxydation faisant intervenir obligatoirement l'oxygène atmosphérique ; que les aérobies ou anaérobies facultatifs ont une énergétique pouvant faire intervenir l'oxygène atmosphérique ; que les anaérobies stricts ont une énergétique ne faisant certainement pas intervenir l'oxygène, ce gaz leur étant, de plus, toxique.

L'énergie chimique des liaisons pyrophosphates de l'adénosine triphosphate (ATP) constitue quasiment la seule forme d'énergie utilisable pour les processus vitaux. Ces liaisons sont formées par couplage avec les réactions d'oxydoréduction biologiques, à partir de l'ADP (adénosine diphosphate) et du phosphore minéral (Pi).

ATP : synthèse

Dessin : ATP : synthèse

ATP : synthèse 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Ces réactions consistent en un transfert de pouvoir réducteur (protons et électrons) d'une molécule donneuse (réduite, elle s'oxyde) à une molécule acceptrice (oxydée, elle se réduit). Généralement, il existe une chaîne de transfert, avec un donneur initial, un accepteur final et un nombre plus ou moins grand d'intermédiaires. Chaque transfert, qui s'effectue des systèmes ayant les potentiels d'oxydoréduction les plus bas vers les systèmes ayant les potentiels les plus élevés, libère de l'énergie pouvant être utilisée pour la synthèse d'une molécule d'ATP.

Une telle séquence est figurée dans le schéma ci-dessus, dans lequel DH2 figure le donneur initial, H2 le pouvoir réducteur transféré, T1, T2, Tn les différents intermédiaires et A l'accepteur final.

Pour qu'un tel mécanisme puisse fonctionner, il est nécessaire que le donneur initial et l'accepteur final soient toujours disponibles. La forme réduite de l'accepteur tend à s'accumuler tandis que les transporteurs intermédiaires, toujours régénérés, peuvent être en quantités catalytiques.

L'oxygène atmosphérique est précisément l'un des accepteurs terminaux. La réduction de l'oxygène est catalysée par des enzymes nommés oxydases, le produit de réduction est le plus souvent l'eau H2O. Il se forme parfois de l'eau oxygénée H2O2. Ce corps est un oxydant très puissant, capable de détruire les structures vivantes ; mais presque tous les organismes possèdent un enzyme, nommé catalase, qui assure sa décomposition immédiate selon la réaction 2H2O2 → 2H2O + O2.

Modalités de l'aérobiose et de l'anaérobiose

Un organisme aérobie strict ne peut utiliser, du fait de son équipement enzymatique, que l'oxygène atmosphérique comme accepteur terminal. En absence d'oxygène, les chaînes d'oxydoréduction sont bloquées, la synthèse d'ATP ne peut avoir lieu et l'organisme ne disposant plus d'énergie utilisable, meurt. Pour les aérobies stricts hétérotrophes, le donneur initial est l'aliment organique ou un métabolite intermédiaire, la chaîne de transfert est généralement du type nicotinamide-nuc [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 5 pages

Écrit par :

Classification

Autres références

«  AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE  » est également traité dans :

AUTOTROPHIE & HÉTÉROTROPHIE

  • Écrit par 
  • Alexis MOYSE
  •  • 2 502 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Chimiosynthèse »  : […] D'autres bactéries autotrophes, non colorées, n'utilisent pas la lumière, mais obtiennent l'énergie qui leur est nécessaire en oxydant le plus souvent en aérobiose diverses substances minérales : sulfures ou soufre des eaux sulfureuses, sels d'ammonium et nitrites des sols. Leur source d'énergie est chimique, on les dit chimiolithotrophes. La synthèse de leurs constituants protoplasmiques à l'aid […] Lire la suite

BACTÉRIES

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ALONSO, 
  • Jacques BEJOT, 
  • Patrick FORTERRE
  •  • 11 040 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Physiologie des populations bactériennes »  : […] Les cellules bactériennes sont capables de se multiplier dans des milieux de culture liquides ou sur milieux solides artificiels, dans des conditions physico-chimiques approchant les conditions de leur écosystème naturel. Cependant, certaines espèces bactériennes ne sont pas cultivables sur milieux artificiels ; c'est le cas de Mycobacterium leprae , agent de la lèpre, ou de Treponema pallidum , a […] Lire la suite

BACTÉRIOLOGIE

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ALONSO, 
  • Jacques BEJOT, 
  • Michel DESMAZEAUD, 
  • Didier LAVERGNE, 
  • Daniel MAZIGH
  •  • 18 336 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Panorama du métabolisme bactérien »  : […] À l'échelle chimique, même les plus petites cellules sont incroyablement compliquées. La plupart des chercheurs qui s'intéressent aux caractéristiques essentielles de la croissance et de la division cellulaires portent leur attention sur les bactéries. La bactérie la plus communément utilisée en bactériologie expérimentale, Escherichia coli , pèse environ 2 × 10 —12 gramme (10 12 daltons), poids […] Lire la suite

CELLULE - L'organisation

  • Écrit par 
  • Pierre FAVARD
  •  • 11 012 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Conversions d'énergie par la cellule »  : […] Les cellules ont besoin d'énergie pour leurs différentes activités : biosynthèse de molécules, production de mouvements, transports actifs ; cette énergie est fournie par l'hydrolyse de molécules d' adénosine-triphosphate (ATP) en adénosine diphosphate (ADP) et phosphate inorganique. Dans ces conditions les travaux cellulaires ne peuvent se poursuivre que si les molécules d'ATP consommées sont r […] Lire la suite

CHAMPIGNONS

  • Écrit par 
  • Jacques GUINBERTEAU, 
  • Patrick JOLY, 
  • Jacqueline NICOT, 
  • Jean Marc OLIVIER
  •  • 10 949 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre « Caractères physiologiques »  : […] De l'observation courante et de l'expérimentation en cultures artificielles se dégagent quelques notions élémentaires : – L' eau est indispensable à la germination, puis au développement des champignons ; comme les végétaux, ils se nourrissent d'aliments dissous, par osmose à travers les parois de l'hyphe. La plupart des espèces, champignons supérieurs ou moisissures, n'apparaissent que dans des […] Lire la suite

FERMENTATIONS

  • Écrit par 
  • Claude LIORET
  •  • 3 945 mots
  •  • 3 médias

Il est actuellement difficile de donner une signification précise, du point de vue scientifique, au terme « fermentation », son sens ayant constamment évolué au cours du temps. Il provient du verbe latin fermentare , qui signifie transformer certaines denrées alimentaires sous l'action d'un agent responsable, le ferment ( fermentum ). L'usage du levain pour la fabrication du pain, la consommation […] Lire la suite

MILIEU, écologie

  • Écrit par 
  • Cesare F. SACCHI
  •  • 7 840 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « L'oxygène et le gaz carbonique »  : […] L' oxygène joue rarement un rôle écologique limitant en milieu aérien, où il est toujours très abondant, sauf en haute montagne ou à proximité d'émanations de gaz carbonique, comme dans les grottes et les vallées « de la mort ». Il constitue, en effet, plus du cinquième du total des gaz atmosphériques. Dans l'eau, il n'existe qu'en faible quantité (quelques millilitres d'oxygène dissous par litr […] Lire la suite

MUSCLES

  • Écrit par 
  • Jean RAIMBAULT, 
  • Bernard SWYNGHEDAUW
  •  • 12 923 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Principaux types de muscles  »  : […] Pour le muscle squelettique, on distingue au moins deux types, le rapide et le lent. Cette distinction, initialement établie sur la base de données histochimiques, repose maintenant sur des bases biochimiques et génétiques. Les deux muscles possèdent chacun des isoformes spécifiques, rapide (ou f ) et lente (ou s ), de la plupart des protéines contractiles, c'est-à-dire de la myosine, de la tropom […] Lire la suite

MYOCARDE ou MUSCLE CARDIAQUE

  • Écrit par 
  • Édouard CORABOEUF, 
  • Didier GARNIER, 
  • Bernard SWYNGHEDAUW
  •  • 6 198 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Métabolismes dans le myocarde normal »  : […] Le myocarde est, à l'état normal, un organe presque exclusivement aérobie. Sa dépendance à l'égard de l' oxygène est telle qu'il ne peut contracter de dette en oxygène, sa consommation s'adapte immédiatement au travail et cesse avec lui, contrairement à ce qui se passe dans le muscle d'origine squelettique. Son équipement membranaire est riche en récepteurs, adrénergiques entre autres, capables d […] Lire la suite

PASTEUR LOUIS (1822-1895)

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 6 426 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre «  Passage à la biologie appliquée : l'étude des fermentations »  : […] Pasteur est nommé en 1848 professeur de physique au lycée de Dijon. Comme il désire poursuivre ses recherches, l'enseignement lui complique la vie ; son maître Balard lui obtient alors un poste de professeur suppléant à l'École de pharmacie de Strasbourg, pour qu'il puisse reprendre ses travaux. Il sera nommé en 1852 professeur titulaire à la faculté des sciences de Strasbourg. En 1849, Pasteur ép […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Claude LIORET, « AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aerobiose-et-anaerobiose/