Comprendre comment les microorganismes s'adaptent à leur environnement
Depuis longtemps, on soupçonne que les microorganismes ont la capacité de s'adapter à leur environnement. C'est en particulier le cas pour ceux qui vivent dans le sol, où ces microorganismes doivent attaquer les grains minéraux pour en extraire des nutriments métalliques. Mais, étant donné que les minéraux n'ont pas tous la même composition métallique et que certains d'entre eux sont plus difficiles à lixivier que d'autres, les microorganismes sont confrontés à des scénarios très différents selon qu'ils vivent dans un type de sol ou dans un autre. Pour en savoir plus sur cette capacité d'adaptation supposée, les chercheurs du projet Bio-Strategies, financé par l'UE, ont cherché à savoir si les microorganismes changent de stratégie d'attaque en fonction des minéraux qu'ils consomment. Un microorganisme peut-il arrêter de sécréter de l'acide pour sécréter les molécules qui contiennent les métaux ? Peuvent-ils moduler l'intensité de leur attaque en fonction du succès initial rencontré? Le projet avait pour objectif d'apporter des réponses à ces questions. Des découvertes importantes Au terme de plusieurs expériences, les chercheurs sont arrivés à deux conclusions importantes. Pour commencer, ils ont découvert que les microorganismes centraient leur action sur les parties des grains minéraux les plus faciles à lixivier. «Dans le cas des minéraux en feuillets que nous avons utilisés, comme le mica, le point le plus vulnérable était le bord des feuillets», indique le Dr Javier Cuadros, chercheur du projet. Ensuite, les chercheurs ont observé qu'un des organismes utilisés au cours des expériences, un type de moisissure, a modifié l'intensité de l'attaque en fonction du minéral qu'il attaquait. Dans le cas extrême, la surface de la vermiculite a été vidée de tout métal à l'exception du silicium. «Nous pensons que l'intensité de cette attaque est due au fait que la moisissure cherchait du potassium, présent en très petite quantité dans la vermiculite», explique le Dr Cuadros. Ces résultats sont importants car ils montrent comment les bactéries et moisissures peuvent détecter l'emplacement des nutriments et réagir en fonction de cette information. Ils aident également à démontrer la dépendance de formes de vie supérieures, telles que les plantes, vis à vis de ces microorganismes. Un pan du projet avait pour but de déterminer si les nutriments métalliques lixiviés par la bactérie ou la moisissure étaient ensuite mis à la disposition des végétaux poussant dans le même sol. Les résultats initiaux montrent que c'est effectivement le cas, ce qui signifie que les microorganismes qui n'agissent pas en symbiose avec les plantes contribuent eux aussi à satisfaire besoins nutritionnels de celles-ci, de par leur activité de lixiviation des minéraux. «Nous avons des raisons de penser que l'interconnexion entre les communautés du sol minéral, microbiennes et végétales est très étendue et complexe», ajoute le Dr Cuadros. «À l'évidence, cette interconnexion s'étend aussi aux animaux, y compris aux humains, mais nous devons procéder étape par étape pour découvrir cette interdépendance complexe dans les écosystèmes complets.» Un héritage solide comme le roc D'après le Dr Cuadros, l'héritage laissé par le projet sera sa contribution à la définition de la coévolution de la roche et de la vie sur Terre. «La vie façonne les roches, et les roches façonnent l'activité biologique», ajoute-t-il. «Ce projet illustre comment la matrice minérale dans laquelle vivent les microorganismes favorise leur évolution biologique vers différentes stratégies de nutrition.»
Mots‑clés
Bio-Strategies, microorganismes, capacité d'adaptation, environnement minéral, évolution