Une équipe de chercheurs a désormais pu montrer qu’il existe dans la nature une biodiversité incroyablement élevée de micro-organismes importants pour l’environnement. Cette diversité est au moins 4,5 fois plus grande que ce que l’on savait auparavant. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans les revues Communications naturelles et Avis sur FEMS Microbiologie.
Le monde caché des micro-organismes est souvent négligé, même si de nombreux processus liés au climat sont influencés par des micro-organismes, souvent associés à une incroyable diversité d’espèces au sein des groupes de bactéries et d’archées (« bactéries primitives »).
Par exemple, les micro-organismes sulfato-réducteurs convertissent un tiers du carbone organique des sédiments marins en dioxyde de carbone. Cela produit du sulfure d’hydrogène toxique. Du côté positif, les micro-organismes oxydant le soufre l’utilisent rapidement comme source d’énergie et le rendent inoffensif.
« Ces processus jouent également un rôle important dans les lacs, les tourbières et même dans l’intestin humain pour maintenir l’équilibre entre la nature et la santé », explique le professeur Michael Pester, chef du département des micro-organismes à l’Institut Leibniz DSMZ et professeur à l’Institut de Microbiologie à la Technische Universität Braunschweig. Une étude a examiné plus en détail le métabolisme de l’un de ces nouveaux micro-organismes, révélant une multifonctionnalité auparavant inaccessible.
Les micro-organismes stabilisent les écosystèmes
Le cycle du soufre est l’un des cycles biogéochimiques les plus importants et les plus anciens de notre planète. Dans le même temps, il est étroitement lié aux cycles du carbone et de l’azote, ce qui souligne son importance. Il est principalement dû à des micro-organismes sulfato-réducteurs et oxydants du soufre. À l’échelle mondiale, les réducteurs de sulfate convertissent environ un tiers du carbone organique qui atteint les fonds marins chaque année. En échange, les oxydants de soufre consomment environ un quart de l’oxygène présent dans les sédiments marins.
Lorsque ces écosystèmes deviennent déséquilibrés, les activités de ces micro-organismes peuvent rapidement conduire à un appauvrissement en oxygène et à l’accumulation de sulfure d’hydrogène toxique. Cela conduit à la formation de « zones mortes » dans lesquelles les animaux et les plantes ne peuvent plus survivre. Cela provoque non seulement des dommages économiques, par exemple dans le domaine de la pêche, mais également des dommages sociaux en raison de la destruction d’importantes zones de loisirs locales. Il est donc important de comprendre quels micro-organismes maintiennent l’équilibre du cycle du soufre et comment ils y parviennent.
Les résultats publiés montrent que la diversité des espèces de micro-organismes sulfato-réducteurs comprend au moins 27 phylums (souches). Auparavant, seuls six phylums étaient connus. À titre de comparaison, 40 phylums sont actuellement connus dans le règne animal, les vertébrés appartenant à un seul phylum, les Chordata.
Espèces bactériennes multifonctionnelles nouvellement découvertes
Les chercheurs ont pu attribuer l’un de ces nouveaux « réducteurs de sulfate » au phylum peu étudié des acidobacteriota et l’étudier dans un bioréacteur.
En utilisant des méthodes de pointe en microbiologie environnementale, ils ont pu montrer que ces bactéries peuvent obtenir de l’énergie à la fois par la réduction des sulfates et par la respiration de l’oxygène. Ces deux voies s’excluent normalement mutuellement chez tous les micro-organismes connus. Dans le même temps, les chercheurs ont pu montrer que les acidobactéries sulfato-réductrices peuvent décomposer les glucides végétaux complexes tels que la pectine, une autre propriété jusqu’alors inconnue des « réducteurs de sulfate ».
Les chercheurs ont ainsi bouleversé les connaissances théoriques. Ils montrent que des composés végétaux complexes peuvent être dégradés en l’absence d’oxygène non seulement par l’interaction coordonnée de différents micro-organismes, comme on le pensait auparavant, mais également par une seule espèce bactérienne via un raccourci.
Une autre nouvelle découverte est que ces bactéries peuvent utiliser à la fois du sulfate et de l’oxygène à cette fin. Des chercheurs du DSMZ et de la Technische Universität Braunschweig étudient actuellement comment les nouvelles découvertes affectent l’interaction des cycles du carbone et du soufre et comment elles sont liées aux processus liés au climat.
Plus d’information:
Stefan Dyksma et al, Respiration de l’oxygène et dégradation des polysaccharides par une acidobactérie sulfato-réductrice, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-42074-z
Muhe Diao et al, Diversité mondiale et écophysiologie déduite des micro-organismes avec potentiel de réduction dissimilatoire des sulfates/sulfites, Avis sur FEMS Microbiologie (2023). DOI : 10.1093/femsre/fuad058
Fourni par la Technische Universität Braunschweig