Modéliser les interactions des microbes marins Les interactions entre les micro-organismes marins, comme la symbiose, la concurrence et l'allélopathie, définissent la structure et le fonctionnement des communautés microbiennes. Toutefois, malgré l'importance de la compréhension de ces interactions afin de prévoir dans quelle mesure les communautés microbiennes répondront au changement climatique, elles sont encore trop peu étudiées. Changement climatique et Environnement Alimentation et Ressources naturelles Recherche fondamentale © Shaser, Shutterstock Le projet MICROBES-2-MODEL (Marine microbial interactions - physiology, genomics and ecological modelling), financé par l'UE, a tenté de combler ces lacunes. Les chercheurs ont étudié les interactions entre Prochlorococcus, le micro-organisme jouant un rôle dans la photosynthèse le plus abondant dans les océans et les bactéries marines hétérotrophes du genre Alteromonas. Les données ainsi collectées ont été utilisées pour développer et tester les modèles mathématiques des interactions microbiennes. Les chercheurs ont d'abord passé en revue les mécanismes d'interaction et les réponses physiologiques de Prochlorococcus et des souches hétérotrophes en milieu de co-culture liquide. Les résultats ont montré que la souche d'Alteromonas HOT1A3 avait stimulé la croissance de Prochlorococcus MIT9313 alors qu'au-delà d'un certain seuil, elle l'inhibait. À l'inverse, cette inhibition a été observée entre cette souche d'Alteromonas et une autre souche de Prochlorococcus (MED4), ou entre les souches d'Alteromonas HOT2G3 et les souches de Prochlorococcus à l'étude. Les gènes et les séquences assurant la réponse et la médiation de ces interactions ont été étudiés à l'aide d'expériences de transcriptomique comparative. Les différences au niveau de l'expression génique ont pu être liées à différents niveaux de stress et leur effet sur la photosynthèse et la production de protéine. De plus, MIT9313 réagit à la co-culture en exprimant plusieurs nouveaux gènes courts, dont certains pourraient encore coder de nouveaux peptides de signalisation. Un modèle mathématique simple de la croissance de Prochlorococcus a montré que l'excrétion, la mortalité et la reminéralisation des nutriments, ainsi que la communication chimique directe, devraient être intégrées aux modèles de phytoplancton marin. Par ailleurs, l'étude de ces processus favoriserait le dialogue entre les chercheurs menant des expériences et ceux qui produisent les modèles informatiques. Les résultats du projet MICROBES-2-MODEL ont permis d'importants progrès vers la description des interactions microbiennes dans les modèles biogéochimiques globaux. Ils revêtent un intérêt particulier étant donné que Prochlorococcus est le principal producteur dans l'océan et pourraient révéler le mode de fonctionnement de ces interactions microbiennes dans un environnement aussi vaste. Cette étude interdisciplinaire profitera considérablement aux recherches actuelles et à venir des communautés microbiennes et leur rôle pour l'évolution des océans. Mots‑clés MICROBES-2-MODEL, Prochlorococcus, Alteromonas, peptides de signalement, modèles biogéochimiques
