Xavier Boyer
Nous savons depuis longtemps que les hôtes fonctionnent mal sans leur microbiome, qu’il leur manque des espèces microbiennes clés ou qu’ils soient totalement exempts de microbes. Ce dysfonctionnement s’explique généralement par la nécessité pour les microbes de remplir des fonctions uniques et bénéfiques, mais l’écologiste évolutionniste Tobin Hammer de l’Université de Californie à Irvine remet en problem ce récit.
Dans un short article d’opinion évalué par des pairs et publié le 29 août dans la revue Tendencies in Microbiology, Hammer affirme que, dans certains cas, les microbes pourraient ne pas réellement aider leurs hôtes au lieu de cela, les hôtes exempts de microbes pourraient mal fonctionner parce qu’ils ont développé une dépendance à leurs microbes. Dans ce cas, les hôtes dépendent des microbes pour fonctionner, mais ceux-ci ne fournissent aucun avantage en retour.
La dépendance évolutive est aussi parfois appelée « dépendance évoluée », et elle peut survenir dans n’importe quel système hôte – de l’intestin humain aux racines des plantes, en passant par les microbes qui hébergent d’autres microbes. Hammer review cela à sa propre dépendance au café.
“J’ai besoin de café pour remplir mes fonctions de foundation, mais je ne les accomplis pas mieux maintenant qu’avant le début de la dépendance j’ai besoin de café juste pour revenir à la normale”, écrit Hammer. “Le même processus peut se produire avec les symbioses hôte-microbe : une dépendance évolue sans amélioration de la fonctionnalité.”
Bien que le concept de dépendance évolutive ait été discuté dans le contexte d’autres relations symbiotiques – par exemple, les herbivores et les plantes ainsi que les parasites et leurs hôtes – il a rarement été considéré dans le contexte du microbiome. Hammer soutient que la dépendance évolutive devrait être prise en compte lors de l’interprétation des expériences d’élimination des microbes, auto elle pourrait avoir des implications uniques sur l’évolution et la stabilité des interactions hôte-microbe.
“En ignorant largement la dépendance évolutive, le domaine du microbiome a manqué une explication évolutive plausible et probablement commune des attributes de l’hôte microbien dépendants”, écrit Hammer. “L’organisme hôte est un système complexe et interconnecté en interne, et l’absence d’un microbe qui y a été intégré, comme un rouage dans une equipment, entraînera un dysfonctionnement des composants.”
Il existe plusieurs façons possibles pour un hôte de devenir dépendant d’un microbe au cours de l’évolution. Au cours d’un parcours, les hôtes s’adaptent pour s’adapter et fonctionner en présence de microbes et, ce faisant, deviennent dépendants d’eux. Cette voie est une explication de la façon dont le système immunitaire des mammifères est devenu dépendant des microbes intestinaux : si, en in addition de bénéficier de bénéfices, un hôte subit une inflammation au cours des premiers stades d’une relation symbiotique, il pourrait être sélectionné pour avoir un système immunitaire moins sensible. réponse. De cette façon, notre système immunitaire a été calibré pour fonctionner en présence de microbes et leur absence provoque donc un dysfonctionnement immunitaire.
Alternativement, les espèces hôtes pourraient devenir dépendantes de microbes qui remplissent une fonction similaire à celle d’un trait existant de l’hôte. Dans ce cas, il y a moins de pression de sélection sur l’hôte pour conserver ce trait, et donc l’hôte finit par perdre ce trait et devient dépendant du microbe. Un exemple de dépendance évolutive est la guêpe Asobara tabida, qui est infectée de manière chronique par l’endosymbionte bactérien Wolbachia et a besoin de cette bactérie pour produire des œufs. D’autres espèces d’Asobara qui ne sont pas infectées de manière chronique par Wolbachia n’ont pas besoin de la bactérie pour produire des œufs, et A. tabida n’a pas une capacité améliorée à produire des œufs à result in de Wolbachia avoir la bactérie la ramène simplement à la fonctionnalité de foundation.
Hammer be aware que la dépendance évolutive et les bénéfices manquants ne s’excluent pas mutuellement et que, dans le cas de certaines paires hôte-microbe, les deux mécanismes pourraient être en jeu. “Un processus peut engendrer un autre”, écrit Hammer. “On peut s’attendre à ce qu’un microbe assurant une fonction adaptative se propage entre les hôtes, facilitant ainsi l’évolution ultérieure de la dépendance.”
Savoir si les hôtes bénéficient de leurs microbes ou s’ils en sont dépendants au cours de l’évolution pourrait nous aider à prédire les conséquences de la perte de biodiversité microbienne. La dépendance évolutive pourrait être réversible dans certains cas si les hôtes peuvent s’adapter pour retrouver la fonction perdue, soit par variation génétique au sein de leur inhabitants, soit par de nouvelles mutations. En revanche, si des hôtes exempts de microbes fonctionnent mal en raison de bénéfices manquants – par exemple, une plante hôte qui dépend des rhizobiums pour fixer l’azote, un nutriment essentiel – il est alors très peu probable que la plante soit able de s’adapter à la perte de ces microbes, motor vehicle aucune plante n’a jamais été able de fixer indépendamment l’azote. Hammer be aware que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour tester cette hypothèse.
“La réversibilité est importante lorsque l’on considère les perturbations des symbiotes microbiens associés depuis longtemps”, écrit Hammer. “Quelles caractéristiques, chez quels hôtes, l’évolution pourra-t-elle sauver en l’absence des microbes ?”
