Les récifs coralliens sont des écosystèmes complexes avec des relations complexes entre les espèces, où chaque organisme – d’une minuscule bactérie à une palourde géante – joue un rôle vital dans le maintien de la santé du récif.
Notre nouvelle étude révèle une autre couche de complexité dans les récifs coralliens.
Nous avons découvert la présence de grappes de deux types de bactéries à l’intérieur des tissus des coraux, qui comprenaient, curieusement, un proche parent de la bactérie responsable de la chlamydia.
Ces nouvelles découvertes, publiées dans Avancées scientifiques, indiquent que ces bactéries peuvent interagir à la fois avec leur hôte corallien et entre elles. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre si ces interactions sont bénéfiques ou néfastes pour le corail.
Le microbiote corallien
Tout comme les humains, les coraux ont un microbiome bactérien diversifié qui est étroitement lié à leur santé. Ainsi, comprendre les relations complexes entre les coraux et les bactéries est essentiel pour comprendre le fonctionnement des coraux.
Crédit : Université de Melbourne
Les bactéries peuvent aider les coraux avec plusieurs processus biologiques, comme le mouvement et le traitement de l’azote ou du soufre, ou la production de composés antibactériens qui protègent les coraux contre les agents pathogènes. Alors que la plupart de ces bactéries vivent dans la couche de mucus qui recouvre la surface du corail, certaines bactéries se trouvent à l’intérieur des tissus coralliens.
Très peu d’informations sont disponibles sur les bactéries associées aux tissus, mais elles sont probablement parmi les membres les plus importants du microbiome corallien.
Pour en savoir plus, des échantillons ont été prélevés lors d’une expérience à long terme sur l’espèce de corail de la Grande Barrière de Corail Pocillopora acuta réalisée à l’Institut australien des sciences marines de Townsville. Ces échantillons ont été expédiés à notre laboratoire de l’Université de Melbourne pour enquêter sur les bactéries insaisissables associées aux tissus.
Une aiguille incandescente dans une botte de foin
Le premier défi était de voir les bactéries, elles sont très petites.
Pour cela, nous avons utilisé une technique appelée « hybridation in situ par fluorescence ». Essentiellement, nous ajoutons des sondes fluorescentes au corail qui se lient spécifiquement aux bactéries. Lorsqu’elles sont excitées par un faisceau laser, ces sondes (et donc les bactéries) s’allument.
Nous avons constaté que les bactéries formaient de grands amas dans les tentacules de nos coraux. Pourquoi dans les tentacules ? Nous ne savons pas vraiment, mais nous pensons que cela pourrait être lié à la nutrition ou à la défense, car les tentacules sont impliqués à la fois dans la capture de proies et dans la répulsion des prédateurs.
Après avoir trouvé ces grappes bactériennes, nous avons voulu savoir de quel type de bactéries il s’agissait. En règle générale, pour identifier le microbiome bactérien d’un corail, des échantillons de corail sont croqués et l’ADN de toutes les bactéries est séquencé et comparé à celui d’autres bactéries connues.
Cependant, nous n’étions intéressés que par les bactéries dans les grappes tentaculaires, donc cette technique ne fonctionnerait pas, car elle ne ferait pas de distinction entre les bactéries dans les tissus, le mucus, l’intestin, le squelette, etc.
Nous avons plutôt utilisé une technique appelée « microdissection par capture laser » pour découper avec précision de très petites portions de tissus, comme les amas formés par les bactéries. Avec cette technique, nous pourrions échantillonner exclusivement des bactéries associées aux tissus et séquencer leur ADN pour les identifier et comprendre leurs fonctions.
Les coraux attrapent-ils la chlamydia ?
Nous avons trouvé deux types de bactéries dans les agrégats des tentacules du corail.
L’un est membre des Chlamydiales, un ordre bactérien qui contient les agents pathogènes responsables des infections à chlamydia chez les mammifères. C’est une découverte surprenante car les infections à chlamydia n’ont jamais été signalées auparavant dans les coraux.
Les chlamydiales sont connues pour voler de l’énergie à leur hôte, sous forme d’adénosine triphosphate (appelée ATP, c’est la principale source de transfert d’énergie dans les cellules). Ce parasitisme énergétique est à la base de la maladie que ces bactéries provoquent chez les mammifères, comme les humains et les koalas.
En collaboration avec des spécialistes des Chlamydiales de l’Université de Vienne en Autriche, le Dr Astrid Collingro et le Professeur Matthias Horn, nous avons montré que cette bactérie dépend des nutriments et de l’énergie fournis par le corail pour survivre.
De plus, il est également possible que cette espèce obtienne des nutriments et de l’énergie d’autres bactéries associées aux coraux, ce que nous n’avons jamais vu auparavant.
Pour ceux d’entre nous qui s’efforcent de comprendre tout ce que nous pouvons sur la biologie des coraux, la possibilité que les bactéries vivant à l’intérieur des tissus coralliens interagissent les unes avec les autres est assez excitante.
Bien que ces nouvelles Chlamydiales présentent de nombreuses similitudes avec les agents pathogènes des mammifères, leur caractère nuisible ou bénéfique pour le corail sera examiné plus tard cette année lors d’une visite du Dr Maire à l’Université de Vienne.
Vers des approches de conservation basées sur le microbiome
Les autres bactéries présentes dans les tissus coralliens appartiennent au genre Endozoicomonas. Ces bactéries sont connues pour être répandues dans les coraux et sont généralement considérées comme bénéfiques.
Dans notre étude, nous avons constaté qu’Endozoicomonas peut produire plusieurs vitamines B et composés antimicrobiens, confirmant son potentiel à apporter des avantages à son hôte corallien, étant donné que les coraux eux-mêmes sont incapables de produire certaines vitamines B.
Les coraux sont menacés par une série de facteurs, dont le changement climatique. En fait, on estime que sans interventions majeures, la plupart des récifs coralliens disparaîtront d’ici 2035. La sauvegarde de ces récifs nécessitera de nouvelles approches de conservation et de restauration des coraux.
Une solution potentielle implique des probiotiques. De la même manière que nous mangeons du yaourt rempli de probiotiques pour améliorer notre santé intestinale, inoculer des coraux avec des bactéries bénéfiques peut améliorer leur résistance aux températures élevées.
Mais avant que ces solutions basées sur le microbiome puissent être mises en œuvre, nous devons comprendre exactement comment fonctionnent les bactéries associées aux coraux.
Des études comme la nôtre commencent à découvrir comment les coraux et les bactéries interagissent les uns avec les autres et si les probiotiques coralliens sont une option pour la préservation de ces écosystèmes vitaux et magnifiques.
Plus d’information:
Justin Maire et al, Colocalisation et interactions potentielles d’Endozoicomonas et de chlamydiae dans les agrégats microbiens du corail Pocillopora acuta, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adg0773