« Des bactéries et virus essentiels à l’évolution des espèces » par Rebecca Vega Thurber

© Jonathan Lancelot / Tara Expeditions Foundation

« Il y a seulement 30 ans, les biologistes n’avaient pas encore vraiment réalisé à quel point les grands organismes, comme nous, sont étroitement liés au monde microbien. Nous savons désormais que chaque macro-organisme sur la planète a évolué en présence de bactéries, de virus et autres micro-organismes » explique Rebecca Vega Thurber, professeur de microbiologie à l’université d’État de l’Oregon. Responsable scientifique de l’étape entre les îles Salomon et la Papouasie-Nouvelle-Guinée, Rebecca achève son second voyage à bord de Tara. Passionnée par son sujet de recherche, elle a également un don pour le rendre compréhensible par tous. Elle explique brillamment un volet majeur de l’expédition Tara Pacific, axé sur le monde microbien invisible qui vit autour et à l’intérieur du corail : le microbiome.

 

Les êtres humains vivent avec une multitude d’organismes invisibles

Le microbiome humain est partout autour de nous, mais nous pensons qu’il se trouve principalement à l’intérieur de nos entrailles. Notre microbiome est très important pour stimuler notre système immunitaire et notre bon développement. Il nous fournit des antibiotiques naturels contre les agents infectieux susceptibles d’entrer dans notre corps et de provoquer des maladies. Nos microbiomes sont essentiels à notre vie quotidienne !

Pouvons-nous utiliser les mots « collaboration » et « symbiose » pour expliquer la relation entre les micro-organismes et leurs hôtes ?

Il existe assurément une collaboration entre nos corps et les millions de microbes qui vivent « sur » et « en nous ». Les microbes sont aussi très importants pour assurer la survie et la bonne santé des coraux à travers le monde. La communauté scientifique s’accorde à penser qu’ils sont impliqués dans le métabolisme des nutriments essentiels, ainsi que dans la protection des coraux contre les agents infectieux. Tels des soldats sur le terrain, ils protègent le corail contre tout envahisseur (comme les bactéries) susceptible d’infecter la colonie. Certaines bactéries peuvent produire des antibiotiques, ou occuper l’espace physique sur le corail, empêchant ainsi toute invasion par des bactéries étrangères.

 

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 Pocillopora meandrina, une espèce présente à travers tout l’océan Pacifique - © Fondation Tara Expéditions

 

Quel est l’objectif des études sur le microbiome menées à bord de Tara ?

Nous étudions les changements survenant au sein du microbiome associé aux 3 espèces de corail que nous échantillonnons sur l’ensemble de la région Pacifique, depuis le Panama jusqu’en Chine. À travers cet immense paysage marin, nous constatons des différences dans la composition et la diversité des bactéries au sein du corail hôte. Cela nous renseigne sur la manière dont celles-ci réagissent à leur environnement. C’est donc notre troisième questionnement : qu’apportent les bactéries au corail pour lui permettre de résister aux menaces telles que le changement climatique, la pollution et la surpêche ? Lui fournissent-elles du matériel génétique supplémentaire par le biais de la collaboration entre l’animal et le corail afin de le protéger contre le blanchissement et les maladies ?

 

Avez-vous déjà quelques idées de réponses à ces questions ?

Oui, plusieurs laboratoires, dont celui où je travaille, étudient les coraux du monde entier et s’appliquent à décrire quels types de bactéries y sont associés. Mon laboratoire s’intéresse particulièrement à la pollution. Nous avons montré que, dans les eaux polluées, le microbiome corallien change radicalement. Il passe d’une communauté stable et résiliente au changement à une répartition sporadique ou stochastique, autrement dit liée au hasard. Nous pensons que c’est un indicateur très important de ce à quoi le microbiome corallien pourrait ressembler à l’avenir. Il pourrait également devenir moins stable, et comme pour nous, humains, lorsque notre communauté bactérienne devient instable, être plus vulnérable à l’augmentation de la température des eaux de surface, aux maladies et autres virus et agents infectieux.

 

Quel est le protocole de recherche ?

À bord de Tara, notre recherche consiste à recueillir les 3 mêmes espèces coralliennes sur l’ensemble du Pacifique. Nous utilisons ensuite le métabarcoding du gène 16S, un gène unique présent dans chaque bactérie. Nous comparons la composition de ces gènes sur l’ensemble des coraux collectés, créant ainsi un catalogue des différents types de bactéries présents dans chaque échantillon. Cela nous permet de comparer les catalogues d’une zone à l’autre. Par exemple ici, en Papouasie-Nouvelle-Guinée, nous pouvons voir que les coraux semblent s’en être bien sortis.

La communauté scientifique a observé un blanchissement mondial pendant près de 2 ans, causé par le changement climatique et El Niño. Beaucoup de récifs coralliens sont morts, par exemple dans les îles Samoa, où Tara a été témoin du phénomène. Aussi, l’une de nos interrogations est de savoir pourquoi les coraux ont bien résisté à certains endroits et pas à d’autres ? Cela pourrait être lié à la composition de l’animal et de son microbiome. Si nous identifions la signature d’un microbiome unique, ici, en Papouasie-Nouvelle-Guinée, cela nous renseignera sur les raisons pour lesquelles le corail se porte bien ici et sur sa résilience. Peut-être est-ce quelque chose que les coraux fournissent : des composants ou des métabolites ?

 

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Rebecca Thurber prend en photo un futur échantillon - © Vincent Hilaire / Fondation Tara Expéditions

Cela pourrait-il être lié à l’évolution du corail, ici, dans le Triangle de Corail – que certains scientifiques considèrent être le berceau de tous les coraux ?

Absolument, les coraux, ici, ont évolué dans des conditions différentes, plus chaudes, et parfois dans des zones peu profondes. Il se peut qu’ils aient ainsi développé une plus grande résistance. Ils se sont adaptés au fil du temps aux conditions qui règnent ici. Mais les conditions actuelles évoluent tellement vite du fait du changement climatique, qu’il est primordial de déterminer si les coraux pourront s’adapter plus rapidement que le changement climatique ne progresse ? Les coraux sont des animaux qui vivent longtemps, ils se reproduisent donc lentement. Il se peut qu’ils utilisent leur microbiome pour résister au changement climatique, car les bactéries ont la capacité de s’adapter et d’évoluer rapidement. Leur vie est très courte, elles évoluent donc très rapidement. Elles ont également la capacité de collecter des gènes dans leur environnement, contrairement à leurs hôtes coralliens.

 

Quelle est la durée de vie d’une bactérie ?

Les colibacilles ou E. coli, qui sont le système modèle pour comprendre les bactéries, ont une durée de vie de l’ordre de 20 minutes, dans de bonnes conditions. Pour la plupart des bactéries, celle-ci doit probablement atteindre quelques heures ou quelques jours. Le corail observé aujourd’hui à Kimbe, la capitale de la région de Nouvelle-Bretagne occidentale en Papouasie-Nouvelle-Guinée, avait entre 300 et 800 ans ! Alors, imaginez combien de générations de bactéries ont vécu avec lui. Des milliards et des milliards, soit plusieurs ordres de grandeur de plus !

 

Noëlie Pansiot

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