Découverte des premières étapes d’une symbiose microbe/hôte
Nous savons que les microbes symbiotiques protecteurs sont des composants répandus du microbiote végétal, animal et humain. Ainsi, chez les mouches par exemple, les bactéries héritées produisent des toxines qui réduisent la fécondité des parasites. Dans les cacaoyers, les microbes protecteurs réduisent l’impact des pathogènes fongiques des feuilles. Ils sont également utilisés chez l’humais pour traiter les maladies infectieuses, constituant la base des transplantations fécales, dans le cadre desquelles des microbes provenant des matières fécales d’individus sains sont transplantés dans les intestins de patients. Du fait que les microbes peuvent évoluer assez rapidement, il est possible que les microbes symbiotiques qui défendent les hôtes à plus longue durée de vie, par exemple les mammifères et les arbres, évoluent et contrent l’infection plus rapidement que les hôtes eux-mêmes. «Nous avons cherché à savoir si les microbes pouvaient “prendre le dessus” dans la course coévolutive avec les pathogènes», explique Kayla King(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeure d’écologie évolutive à l’université d’Oxford(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et coordinatrice du projet COEVOPRO, qui a bénéficié du soutien du Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (CER). «J’ai démontré(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) que les microbes peuvent évoluer en quelques jours pour protéger, ce qui permet d’envisager que les défenses médiées par les microbes puissent prendre le relais des hôtes dans la lutte contre les agents pathogènes au cours de l’évolution», ajoute Kayla King. Ainsi, les symbiotes défensifs pourraient se révéler plus efficaces que les systèmes immunitaires de l’hôte. Le projet a également testé le fonctionnement de ce processus lorsque les symbiotes défensifs sont présents en grand nombre au sein d’un microbiote hôte complexe, en se demandant si ces effets protecteurs seraient diminués.
Une nouvelle interaction nématode-microbe pour comprendre la naissances des relations symbiotiques
L’équipe s’est penchée sur les nématodes et les microbes pour étudier comment la symbiose protectrice a évolué à partir de zéro. Jusqu’à présent, la recherche sur les symbioses protectrices a tiré des conclusions basées sur des exemples établis. Cela ne pose pas la question de savoir comment une telle symbiose se produit. Comme les vers nématodes et les microbes utilisés dans le cadre des projets ne cohabitent pas dans la nature, les responsables du projet ont choisi ces derniers comme sujets, et les espèces ont interagi en laboratoire pour la première fois.
Comment évolue la protection des bactéries symbiotiques?
COEVOPRO a étudié l’évolution de l’hôte et de la bactérie symbiotique en transmettant les variantes «réussies», les hôtes qui ont survécu à l’infection et les bactéries symbiotiques qui ont colonisé ces hôtes survivants. «L’évolution expérimentale est une méthode bien établie qui permet une analyse contrôlée de ce qui affecte la vitesse et le modèle des interactions entre les espèces», explique Kayla King. L’équipe a découvert que les microbes défensifs peuvent influencer la manière dont les hôtes et les pathogènes s’engagent d’une génération à l’autre. Ils ont constaté l’évolution d’un trait de caractère de l’hôte appelé «tolérance», qui permet aux hôtes de s’adapter à l’infection pathogène plutôt que de l’éliminer, car les microbes défensifs réduisent les effets virulents de l’infection. «Nous avons ensuite constaté que pour mener à bien l’infection, les agents pathogènes ont évolué réciproquement pour contrer la protection microbienne, plutôt que les défenses de l’hôte. Ces résultats nous indiquent que les microbes défensifs ont été le principal facteur de l’évolution des hôtes et des pathogènes», a confié Kayla King dans un https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)00125-7?dgcid=raven_jbs_aip_email(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) article publié dans la revue «Current Biology». La protection a des coûts et des avantages, il s’agit d’un compromis: «Nous avons découvert que la protection et les coûts des symbiotes ne sont qu’une question de chiffres. Nous avons découvert(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) qu’un plus grand nombre de cellules microbiennes protectrices au sein d’un ver hôte peut conférer un plus haut degré de protection contre les agents pathogènes, mais à un coût plus élevé en termes de santé de l’hôte». Kayla King affirme que le soutien du CER a fait toute la différence pour son projet. «Ce fut un honneur de recevoir une bourse de démarrage du CER. Cela m’a donné l’occasion de travailler avec de brillants collègues et de mieux comprendre les microbes protecteurs. Les implications de ces défenses contre les maladies infectieuses sont nombreuses et passionnantes», ajoute-t-elle.
