La découverte d’un micro-organisme 3-en-1 bouleverse les manuels scolaires

L’étude des micro-organismes pertinents pour l’environnement montre une plus grande diversité qu’on ne le pensait auparavant

Une équipe de chercheurs a montré qu’il existe dans la nature une biodiversité incroyablement élevée de micro-organismes importants pour l’environnement. Cette diversité est au moins 4,5 fois plus grande que ce que l’on savait auparavant. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans des revues prestigieuses Communications naturelles et Examens de microbiologie FEMS.

Le monde caché des micro-organismes est souvent négligé, même si de nombreux processus liés au climat sont influencés par des micro-organismes, souvent associés à une étonnante diversité d’organismes. Classer Au sein des groupes de bactéries et d’archées (« archéobactéries »). Par exemple, les micro-organismes sulfato-réducteurs convertissent un tiers du carbone organique des sédiments marins en dioxyde de carbone. Cela produit du sulfure d’hydrogène toxique. Du côté positif, les micro-organismes oxydant le soufre l’utilisent rapidement comme source d’énergie et la rendent inoffensive.

« Ces processus jouent également un rôle important dans les lacs, les marais et même dans l’intestin humain pour maintenir l’équilibre et la santé de la nature », explique le professeur Michael Bester, chef du département des micro-organismes du Leibniz DSMZ et professeur à l’institut. Microbiologie à l’Université technique de Braunschweig. Une étude a examiné plus en détail le métabolisme de l’un de ces nouveaux micro-organismes, révélant une multifonctionnalité auparavant inaccessible.

Une très grande diversité d’espèces de micro-organismes sulfato-réducteurs a été découverte. Les réducteurs de sulfate se trouvent désormais dans un total de 27 phylums au sein des bactéries et des archées, au lieu des six précédemment connus. Crédit : DSMZ

Bilan critique du cycle du soufre

Le cycle du soufre est l’un des cycles biogéochimiques les plus importants et les plus anciens de notre planète. Dans le même temps, il est étroitement lié aux cycles du carbone et de l’azote, ce qui souligne son importance. Il est principalement exploité par des micro-organismes sulfato-réducteurs et oxydants du soufre. À l’échelle mondiale, les réducteurs de sulfate détournent environ un tiers du carbone organique qui atteint les fonds marins chaque année. En revanche, les oxydants de soufre consomment environ un quart de l’oxygène présent dans les sédiments marins.

Lorsque ces écosystèmes deviennent déséquilibrés, les activités de ces micro-organismes peuvent rapidement conduire à un appauvrissement en oxygène et à l’accumulation de sulfure d’hydrogène toxique. Cela crée des « zones mortes » dans lesquelles les animaux et les plantes ne peuvent plus survivre. Cela provoque non seulement des dommages économiques, par exemple dans le domaine de la pêche, mais également des dommages sociaux en détruisant d’importantes zones de loisirs locales. Il est donc important de comprendre quels micro-organismes maintiennent l’homéostasie du cycle du soufre et comment ils le font.

Les résultats publiés montrent que la diversité des espèces de micro-organismes sulfato-réducteurs comprend au moins 27 phylums (souches). Auparavant, seuls six phylums étaient connus. En comparaison, il existe actuellement 40 phylums connus dans le règne animal. Vertébrés Il appartient à un seul phylum, les Chordata.

Une représentation schématique de la dégradation de la pectine végétale, soit par réduction des sulfates, soit par respiration d’oxygène chez les bactéries acidophiles récemment découvertes. Crédit : DSMZ

Espèces bactériennes multifonctionnelles nouvellement découvertes

Les chercheurs ont pu cartographier l’un de ces nouveaux « réducteurs de sulfate » sur le phylum acidobactérie, peu étudié, et l’ont étudié dans un bioréacteur.

En utilisant les dernières méthodes de microbiologie environnementale, ils ont pu démontrer que ces bactéries peuvent obtenir de l’énergie grâce à la réduction des sulfates et respirer de l’oxygène. Ces deux voies s’excluent généralement mutuellement chez tous les micro-organismes connus. Dans le même temps, les chercheurs ont pu montrer que les acidobactéries sulfato-réductrices peuvent décomposer les glucides végétaux complexes tels que la pectine – une autre propriété jusqu’alors inconnue des « réducteurs de sulfate ».

Les chercheurs ont ainsi bouleversé les connaissances théoriques. Ils ont montré que des composés végétaux complexes peuvent être dégradés en l’absence d’oxygène, non seulement par une interaction coordonnée entre différents micro-organismes, comme on le pensait auparavant, mais également par une seule espèce bactérienne via un raccourci.

Le Dr Stefan Dyskma (à gauche) et le professeur Michael Bester à côté d’un bioréacteur dans la DSMZ, où de nouveaux « réducteurs de sulfate » peuvent être étudiés. Crédit : DSMZ

Une autre nouvelle découverte est que ces bactéries peuvent utiliser du sulfate et de l’oxygène à cette fin. Des chercheurs du DSMZ et de l’Université technique de Braunschweig étudient actuellement comment les nouvelles découvertes affectent l’interaction entre les cycles du carbone et du soufre et comment elles sont liées aux processus liés au climat.

Les références:

« Respiration de l’oxygène et dégradation des polysaccharides par les bactéries acidophiles sulfato-réductrices » par Stefan Dijksma et Michael Bester, 10 octobre 2023, Communications naturelles.
est ce que je: 10.1038/s41467-023-42074-z

« Diversité mondiale et écophysiologie déduite des micro-organismes présentant un potentiel de réduction/sulfate divergent » par Mohi Diao, Stefan Dijksma, Elif Koksoy, David Kamanda Ngugi, Karthik Anantharaman, Alexander Lowe et Michael Bester, 5 octobre 2023, Avis sur FEMS Microbiologie.
est ce que je: 10.1093/femsre/fuad058