La chimie biologique révélatrice de l'évolution et de l'adaptation environnementale des micro-organismes
L'objectif du projet BAGEL (Bacterial formation of glycerol (di)ether lipids: biogeochemical, (paleo)environmental and evolutionary implications) était d'étudier les premiers isolats de bactéries sulfato-réductrices (BSR) mésophiles marines capables de produire des DGD. Ces lipides combinent les caractéristiques structurelles des bactéries et des archées et se trouvent principalement dans les bactéries extrêmophiles, même si on les retrouve aussi largement dans des environnements non-extrêmes et des écosystèmes anciens. Même si la raison pour laquelle la biosynthèse des étherlipides a entraîné l'évolution en bactéries reste inconnue, leur présence dans les bactéries mésophiles peut aider à expliquer l'évolution de la vie cellulaire et la séparation entre les archées et les bactéries. Une combinaison de techniques de géochimie organique (analyse des biomarqueurs lipidiques) et d'écologie microbienne (écophysiologie bactérienne ultrastructurale) a été utilisée sur deux souches de BSR mésophiles en lien avec différents paramètres environnementaux. Les partenaires du projet ont étudié la production de DGD, en particulier en fonction de la salinité et de la limitation en nutriments comme le phosphore et les nitrates. L'effet de l'oxygène sur la stabilité à long terme des lipides alkylglycérols et de l'ultrastructure cellulaire des bactéries formant des DGD a également été étudié. Les résultats ont montré que les différences de conditions de stress en nutriments et en salinité induisaient des réponses variables en termes d'ultrastructure cellulaire et de contenu lipidique. Les changements les plus importants ont été observés avec une salinité et des taux d'azote faibles, conditions dans lesquelles les mono- et dialkylglycérols (MGM et DGD) semblent jouer un rôle similaire à celui des acides gras classiques dans l'adaptation des membranes. Une étude de l'influence du substrat de croissance sur la composition en alkylglycérol des deux souches a montré une accumulation inédite d'esters de cire dans les cellules cultivées sur des composés n-alkyle. En plus des esters de cire, des thioesters de cire ont également été identifiés parmi les lipides cellulaires des deux souches. Une telle production biologique de composés organiques sulfurés (thioesters de cire) dans des conditions anoxiques naturelles est inédite. Cela laisse penser que la capacité de produire des esters et des thioesters de cire est une caractéristique de certaines BSR mésophiles. Le projet BAGEL propose ainsi une nouvelle approche du potentiel biocatalytique des esters et thioesters de cire. Il fournit également des nouvelles informations sur des aspects essentiels de l'écologie microbienne et de l'évolution de la biosynthèse de lipides dans les procaryotes.
Mots‑clés
Bactéries, archées, éthers de glycérol non-isoprénoïdes, BAGEL, bactérie sulfato-réductrice, monoalkylglycérols, dialkylglycérols, esters de cire, thioesters de cire, ultrastructure cellulaire, adaptation environnementale
