Les scientifiques ont détaillé un changement de mode de vie qui se produit chez les bactéries marines, où elles passent de la coexistence avec des hôtes algues dans une interaction mutuellement bénéfique à leur mort soudaine. Les résultats sont publiés aujourd’hui dans eLife.
Les détails de ce changement de manner de vie pourraient fournir de nouvelles informations sur la régulation de la dynamique de la prolifération d’algues et son affect sur les processus biogéochimiques à grande échelle dans les environnements marins.
Les algues unicellulaires, connues sous le nom de phytoplancton, forment des efflorescences océaniques qui sont responsables d’environ la moitié de la photosynthèse qui se produit sur Terre et constituent la foundation des réseaux trophiques marins. Par conséquent, la compréhension des facteurs contrôlant la croissance et la mort du phytoplancton est cruciale pour maintenir un écosystème marin sain. Les bactéries marines du groupe Roseobacter sont connues pour s’apparier et coexister avec le phytoplancton dans une conversation mutuellement bénéfique. Le phytoplancton fournit au Roseobacter de la matière organique utile à la croissance bactérienne, comme du sucre et des acides aminés, et le Roseobacter fournit en retour des vitamines B et des facteurs favorisant la croissance.
Cependant, des études récentes ont révélé que les Roseobacters subissent un changement de mode de vie de la coexistence à la pathogénicité, où ils tuent leurs hôtes phytoplanctoniques. Un composé chimique appelé DMSP est produit par les algues et est supposé jouer un rôle dans ce changement.
“Nous avons précédemment identifié que le Roseobacter Sulfitobacter D7 affiche un changement de manner de vie lorsqu’il interagit avec le phytoplancteur Emiliania huxleyi”, déclare le leading auteur Noa Barak-Gavish, titulaire d’un doctorat au Département des sciences végétales et environnementales, Institut Weizmann des sciences, Israël. “Cependant, nos connaissances sur les facteurs qui déterminent ce changement étaient encore limitées.”
Pour caractériser ce changement de mode de vie, Barak-Gavish et ses collègues ont réalisé une expérience de transcriptomique, leur permettant de comparer les gènes qui sont exprimés de manière différentielle par Sulfitobacter D7 dans les stades de coexistence ou de pathogénicité.
Leur configuration expérimentale a démontré que Sulfitobacter D7 cultivé dans un milieu induisant la pathogénicité a une expression additionally élevée de transporteurs pour les métabolites tels que les acides aminés et les glucides que ceux cultivés dans un milieu de coexistence. Ces transporteurs servent à maximiser l’absorption des métabolites libérés par la mort d’Emiliania huxleyi (E. huxleyi). De furthermore, chez le pathogène Sulfitobacter D7, l’équipe a observé une activation accrue des gènes flagellaires responsables du mouvement de la bactérie. Ces deux facteurs permettent à Sulfitobacter D7 d’utiliser une stratégie «manger et courir», où ils battent les concurrents du matériel libéré lors de la mort cellulaire d’E. huxleyi et s’éloignent à la recherche d’un autre hôte approprié.
L’équipe a confirmé le rôle du DMSP dans le passage à ce comportement tueur en cartographiant les gènes activés dans Sulfitobacter D7 en réponse à la présence de DMSP et d’autres composés dérivés d’algues. Cependant, lorsque seul le DMSP était présent, le changement de mode de vie ne s’est pas produit. Cela implique que, bien que le DMSP intervienne dans le changement de mode de vie, il dépend également de la présence d’autres infochimiques dérivés d’E. huxleyi – des composés qui sont produits et utilisés par les organismes pour communiquer. Le DMSP est un infochimique produit par de nombreux phytoplanctons, il est donc probable que les autres infochimiques nécessaires permettent aux bactéries de reconnaître un hôte phytoplancton spécifique. Dans les environnements naturels, où de nombreuses espèces microbiennes différentes existent ensemble, cette spécificité garantirait que les bactéries n’investissent dans la modification de l’expression des gènes et de son métabolisme que lorsque le bon partenaire algal est présent.
L’étude révèle également le rôle du benzoate dérivé d’algues dans les interactions entre Sulfitobacter D7 et E. huxleyi. Même à des concentrations élevées de DMSP, le benzoate fonctionne pour maintenir le mode de vie de coexistence. Le benzoate est un facteur de croissance efficace et est fourni par E. huxleyi à Sulfitobacter D7 pendant la coexistence. Les auteurs proposent que tant que Sulfitobacter D7 bénéficie de la coexistence en recevant du matériel de croissance, il maintiendra l’interaction mutualiste. Lorsque moins de benzoate et d’autres substrats de croissance sont fournis, la bactérie subit le changement de method de vie et tue son hôte phytoplancton, engloutissant tous les matériaux utiles restants.
Le mécanisme correct de la pathogénicité de Sulfitobacter D7 contre E. huxleyi reste à découvrir, et les auteurs appellent à poursuivre les travaux dans ce domaine. Le système de sécrétion de la machinerie cellulaire de kind 2 – un complexe que de nombreuses bactéries utilisent pour déplacer des matériaux à travers leur membrane cellulaire – est additionally répandu chez Sulfitobacter D7 par rapport aux autres Roseobacters, faisant allusion à une méthode exceptional de pathogénicité qui nécessite une enquête plus approfondie.
“Notre travail fournit un cadre contextuel pour le passage de la coexistence à la pathogénicité dans les interactions Roseobacter-phytoplancton”, conclut l’auteur principal Assaf Vardi, professeur au Département des sciences végétales et environnementales de l’Institut Weizmann des sciences. “Ces interactions sont une composante sous-estimée de la régulation de la dynamique de la prolifération d’algues et une étude as well as approfondie dans ce domaine pourrait fournir des informations sur leur affect sur le devenir du carbone et du soufre dans l’environnement marin.”