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Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change

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Le rôle de l’interaction aquatique hôte-microbe dans l’émergence des agents pathogènes

Les épidémies de maladies chez les organismes aquatiques sont en augmentation, probablement du fait du changement climatique et de l’eutrophisation. Mettre fin à la perte d’une ressource planétaire clé peut s’appuyer sur les connaissances tirées des interactions hôte-microbe, qui peuvent préserver la santé des organismes, mais également favoriser l’émergence d’agents pathogènes.

Alimentation et Ressources naturelles

Les maladies chez les organismes aquatiques de plusieurs groupes d’animaux clés sont en augmentation, y compris chez les mammifères et les coraux. La disparition rapide d’espèces autrefois communes, telles que l’ormeau noir, Haliotis cracherodii, ou l’huître Crassostrea virginica, suggère un système déséquilibré ou l’introduction d’un agent pathogène, ou les deux. L’eutrophisation (ruissellement des eaux d’égout et agricoles), la hausse des températures globales (due au changement climatique), la pollution, l’invasion d’espèces nouvelles/exotiques et la destruction des habitats côtiers sont autant de facteurs de stress. Mais il existe peu de données sur les liens entre ceux-ci et la santé des organismes marins. Cependant, les preuves établissant un lien entre la maladie et la diversité du microbiome d’un organisme sont de plus en plus nombreuses. Le microbiote améliore la fonction de l’hôte et contribue à la forme et à la santé de celui-ci — perturber l’équilibre entre l’hôte et son microbiote colonisateur semble favoriser les maladies.

Une rupture des relations

Le projet MICROCHANGE (Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change), financé par l’UE, a été lancé avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie et a étudié l’anémone de mer Nematostella vectensis en tant qu’hôte, aux côtés de ses microbes associés, en se concentrant sur la famille de bactéries — Vibrions. Les vibrions sont des agents pathogènes problématiques pour les animaux d’aquaculture, tels que les crabes et les crevettes. Certaines souches peuvent provoquer des maladies graves chez l’homme, comme la gastro-entérite. En outre, 50 % des agents pathogènes coralliens appartiennent à la famille des Vibrionaceae. Bien que les vibrions soient en réalité les symbiotes de plusieurs hôtes vertébrés et invertébrés — tels que les poissons, les anémones de mer, les éponges, les mollusques et le zooplancton — il est prouvé que, dans certaines conditions, ils peuvent devenir des agents pathogènes. Pour MICROCHANGE, l’anémone de mer Nematostella vectensis a offert un système modèle à étudier en raison de sa large répartition autour des estuaires côtiers européens et de sa facilité d’utilisation en laboratoire. Des vibrions avaient également déjà été isolés avec succès chez cette espèce. Après avoir déterminé la structure de la population de vibrions dans la nature, MICROCHANGE a mené des expériences en laboratoire afin de tester la stabilité de la relation hôte-microbiome selon un éventail de facteurs de stress environnementaux. Pour tester les effets du stress nutritionnel, le polype d’eau douce Hydra vulgaris a été utilisé, tirant parti des cellules recouvertes d’un enrobage multicouche enrichi en carbone qui fournit un habitat à un microbiome simple mais essentiel. Après avoir exposé les animaux à des environnements enrichis en nutriments, les chercheurs ont suivi l’évolution de la composition de leurs microbiomes (en utilisant le séquençage Illumina du gène ARNr 16S à haut débit) et leur densité (en utilisant un placage). «Nos résultats suggèrent que la densité de population microbienne est un indicateur fondamental de la santé de l’hôte et que le stress nutritionnel contribue aux altérations du microbiome pouvant être liées à la détérioration de la santé de l’hôte», explique le Dr Peter Deines, chercheur boursier Marie Skłodowska-Curie. La répercussion clé des résultats de MICROCHANGE est que la modification des conditions environnementales peut conduire à un état de dysbiose, où la capacité d’un microbiome à résister à l’invasion est réduite, ce qui peut potentiellement conduire à l’émergence d’agents pathogènes.

Maintenir des normes alimentaires et environnementales européennes élevées

Les maladies des animaux aquatiques affectent directement les humains, non seulement en augmentant les risques pour la santé, mais également en ce qui concerne les coûts économiques et sociaux associés à la dégradation de la productivité des écosystèmes. Une meilleure compréhension des processus sous-jacents à la santé des microbiomes et à l’émergence d’agents pathogènes peut conduire à des stratégies pour l’eau et les écosystèmes intégrant la résilience au changement climatique. «Nous pouvons observer des liens entre les changements environnementaux et l’augmentation des maladies à notre porte. Par exemple, des températures anormalement élevées dans la mer Baltique ont coïncidé avec un nombre anormalement élevé d’infections aux vibrions. La compréhension de ces liens contribue à la vision d’EuroMarine sur la science bleue pour une croissance bleue », explique le professeur Thomas Bosch, hôte du projet.

Mots‑clés

MICROCHANGE, microbiome, agent pathogène, aquatique, marin, maladie, hôte, anémone de mer, vibrions, organisme, agent stressant

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