Animal du fond marin incité à s’installer, transformé par un composé bactérien

La plupart des animaux marins invertébrés des fonds marins, tels que les éponges, les coraux, les vers et les huîtres, produisent de minuscules larves qui nagent dans l’océan avant de se fixer au fond marin et de se transformer en juvéniles. Une nouvelle étude publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS) et dirigé par l’Université d’Hawai’i (UH) à Mānoa, des chercheurs ont révélé qu’une grande molécule complexe, appelée lipopolysaccharide, produite par des bactéries est responsable de l’induction des larves de vers tubicoles marins, Hydroides elegans, à s’installer sur le fond marin et à commencer les processus complexes de la métamorphose.

« Il s’agit d’une étape majeure dans la compréhension des facteurs qui déterminent où les larves d’invertébrés vivant au fond s’installent et se métamorphosent », a déclaré Michael Hadfield, auteur principal de l’article et professeur émérite à l’UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology. « C’est la clé pour comprendre comment les communautés benthiques s’établissent et se maintiennent sur toutes les surfaces sous l’eau salée, c’est-à-dire sur 71% de la surface de la Terre. »

La plupart des larves d’invertébrés sont capables de rester au stade larvaire pendant de longues périodes jusqu’à ce qu’elles trouvent un bon endroit. Dans l’étude, dirigée par Marnie Freckelton, chercheuse postdoctorale au Kewalo Marine Lab, une unité du Pacific Biosciences Research Center (PBRC) du SOEST, l’équipe de recherche a posé la question suivante : comment les « bons endroits » indiquent-ils aux larves de s’installer et se métamorphoser?

La métamorphose est un changement profond dans la forme de l’animal – d’une petite larve nageuse à un animal avec une anatomie très différente ancré au fond marin. Bien que les chercheurs sachent que les biofilms, de fines couches composées de bactéries, de diatomées et de petites algues qui recouvrent les surfaces submergées, induisent la métamorphose d’un large éventail de larves d’invertébrés marins, le mécanisme d’induction reste mal compris.

Lors d’expériences en laboratoire avec des larves de vers tubicoles, l’équipe a découvert qu’elles ne s’installeraient pas sur des surfaces propres. Ils avaient besoin d’un signal provenant d’un biofilm de surface.

« L’équipe a isolé une seule espèce bactérienne, Cellulophaga lytica, qui pourrait, une fois formée en biofilm de surface, induire les larves de vers à s’installer, puis nous avons demandé : qu’en est-il de cette bactérie particulière qui provoque l’installation et la métamorphose des larves ? » dit Freckelton.

Grâce à une série d’expériences enzymatiques, les chercheurs ont éliminé les composés bactériens à base de protéines en tant qu’inducteurs potentiels de tassement. À partir de là, ils ont étudié, un par un, divers composés contenant des lipides et identifié le déclencheur, le lipopolysaccharide, qui forme la couche externe de la plupart des bactéries marines.

Ils ont étudié les communautés biofilm-bactériennes de nombreux habitats différents pour savoir quelles espèces bactériennes étaient présentes et comment elles se comparaient entre les communautés. Ils ont découvert que, bien que des milliers d’espèces bactériennes constituent le biofilm d’un habitat marin donné, elles varient considérablement d’un endroit à l’autre.

« En fait, nous avons différentes souches de la même espèce bactérienne obtenues à Kaneʻohe Bay et Pearl Harbor, et les larves d’Hydroïdes ne se déposent qu’en réponse à celle de Pearl Harbor », a déclaré Hadfield, qui a été chercheur au Kewalo Marine Lab. en PBRC depuis 1968. « De plus, nous avons découvert dans notre laboratoire que les larves du corail Pocillopora damicornis, qui est abondant dans la baie de Kane’ohe, ne se fixent qu’en réponse à la souche de la bactérie de la baie de Kane’ohe. C’est une percée, car elle raconte nous parler de la spécificité de certaines bactéries qui guident et maintiennent une communauté d’animaux là où elles se trouvent. »

La récente découverte peut aider à résoudre un certain nombre de problèmes immédiats, tels que la restauration des récifs coralliens; mariculture de palourdes, d’huîtres, de moules et éventuellement de crevettes et de crabes; et l’encrassement biologique, l’accumulation d’animaux et d’algues sur les coques des navires qui coûte aux marines mondiales et à l’industrie du transport maritime des milliards de dollars par an.

« J’espère que nous pourrons contribuer à ces efforts en découvrant les molécules bactériennes – probablement des lipopolysaccharides – qui guident la colonisation des coraux élevés en laboratoire dans les zones de récifs vulnérables ou des larves d’huîtres dans des endroits comme Pearl Harbor pour utiliser leurs capacités de filtrage pour nettoyer les eaux, comme cela a été le cas. déjà fait dans la baie de Chesapeake », a déclaré Hadfield. « De plus, nos recherches peuvent contribuer directement au développement de revêtements de coque de navire qui résistent à l’encrassement biologique. »