Une nouvelle étude menée à l’Université de Tel Aviv a révélé que les éponges du golfe d’Eilat ont développé une méthode originale pour éloigner les prédateurs. Les chercheurs ont découvert que les éponges contiennent une concentration sans précédent de molybdène (Mo), un minéral hautement toxique. Ils ont également identifié la bactérie qui permet aux éponges de stocker de telles concentrations de ce métal précieux et ont dévoilé la symbiose entre les deux organismes.
L’étude a été menée par Shani Shoham, doctorante, et le professeur Micha Ilan de l’École de zoologie de l’Université de Tau. L’article a été publié dans la revue Progrès scientifiques.
Les chercheurs expliquent que les éponges sont les premiers organismes multicellulaires connus de la science. Elles vivent dans des environnements marins et jouent un rôle important dans les cycles du carbone, de l’azote et du silicium de la Terre.
Une éponge peut traiter et filtrer l’eau de mer représentant 50 000 fois son poids corporel chaque jour. Avec de telles quantités d’eau qui s’écoulent à travers elle, elle peut accumuler divers oligo-éléments. Les scientifiques tentent de comprendre comment elle fait face à des quantités toxiques de substances comme l’arsenic et le molybdène.
Shani Shoham, doctorante, explique : « Il y a 20 à 30 ans, des chercheurs de notre laboratoire ont collecté des échantillons d’une éponge rare appelée Theonella conica dans le récif corallien de Zanzibar, dans l’océan Indien, et y ont trouvé une forte concentration de molybdène. Le molybdène est un oligo-élément, important pour le métabolisme des cellules de tous les animaux, y compris les humains, et largement utilisé dans l’industrie.
« Dans le cadre de mes recherches, j’ai voulu vérifier si de telles concentrations élevées se retrouvaient également dans cette espèce d’éponge du golfe d’Eilat, où elle pousse à plus de 27 mètres de profondeur. En trouvant l’éponge et en analysant sa composition, j’ai découvert qu’elle contenait plus de molybdène que tout autre organisme sur terre : 46 793 microgrammes par gramme de poids sec. »
Shoham ajoute : « Comme tous les oligo-éléments, le molybdène est toxique lorsque sa concentration est supérieure à sa solubilité dans l’eau. Mais il ne faut pas oublier qu’une éponge est essentiellement une masse creuse de cellules sans organes ni tissus. Plus précisément, chez Theonella conica, jusqu’à 40 % du volume corporel est constitué d’une société microbienne : bactéries, virus et champignons vivent en symbiose avec l’éponge. »
« L’une des bactéries les plus dominantes, appelée Entotheonella sp., sert d’« organe de détoxification » pour accumuler les métaux dans le corps de ses hôtes éponges. En accumulant de plus en plus de molybdène, les bactéries le transforment de son état soluble toxique en un minéral. Nous ne savons pas exactement pourquoi elles font cela. Peut-être que le molybdène protège l’éponge en annonçant : « Je suis toxique ! Ne me mange pas ! », et en échange de ce service, l’éponge ne mange pas les bactéries et leur sert d’hôte. »
Le molybdène est très demandé, surtout pour les alliages (par exemple pour fabriquer de l’acier à haute résistance), mais selon Shoham, il serait impossible de l’extraire des éponges. Shoham explique : « La concentration est très élevée, mais si on la traduit en poids, on ne peut en extraire que quelques grammes de chaque éponge, et l’éponge elle-même est relativement rare. Les éponges sont cultivées dans l’agriculture marine, principalement pour l’industrie pharmaceutique, mais c’est une entreprise assez difficile. Les éponges sont des créatures très délicates qui ont besoin de conditions spécifiques. »
« D’autre part, les recherches futures devraient se concentrer sur la capacité des bactéries Entotheonella sp. à accumuler des métaux toxiques. Il y a quelques années, notre laboratoire a découvert d’énormes concentrations d’autres métaux toxiques, l’arsenic (As) et le baryum (Ba), dans un proche parent de Theonella conica, appelé Theonella swinhoei, qui est commun dans le golfe d’Eilat.
« Dans ce cas aussi, on a découvert que l’Entotheonella était en grande partie responsable de la rétention des métaux et de leur transformation en minéraux, neutralisant ainsi leur toxicité. La poursuite des recherches sur cette bactérie pourrait s’avérer utile pour traiter les sources d’eau polluées par l’arsenic, un danger grave qui affecte directement la santé de 200 millions de personnes dans le monde. »
Plus d’informations :
Shani Shoham et al., Out of the blue: Hyperaccumulation de molybdène dans l’éponge indo-pacifique Theonella conica, Progrès scientifiques (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn3923