Toutes les bactéries ne sont pas identiques. La plupart des bactéries sont unicellulaires et très petites, mesurant seulement quelques dix millièmes de centimètre de long. Mais les bactéries de la famille des Epulopiscium sont suffisamment grosses pour être visibles à l’œil nu et sont jusqu’à un million de fois plus grosses que leur plus célèbre cousine, E. coli. Une étude révolutionnaire sur la bactérie géante Epulopiscium viviparus montre qu’elle peut produire une énergie unique qui pourrait avoir des applications dans l’utilisation future des algues.
Dans une étude récemment publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, des chercheurs de l'Université Cornell et du Laboratoire national Lawrence Berkeley ont décrit pour la première fois le génome complet d'une espèce d'une famille de bactéries géantes, la nommant Epulopiscium viviparus.
"Cette bactérie incroyablement géante est unique et intéressante à bien des égards : sa taille énorme, la façon dont elle se reproduit, la façon dont elle répond à ses besoins métaboliques, et bien plus encore. Découvrir le potentiel génomique de cet organisme a été révélateur", a déclaré Esther Angert, professeur de microbiologie au Collège d'agriculture et des sciences de la vie et auteur correspondant de l'étude.
Habitat et caractéristiques
Le premier membre de la famille des Epulopiscium a été découvert en 1985. Tous les membres de cette espèce vivent en symbiose dans les intestins de certains espadons présents dans les récifs coralliens marins tropicaux comme la Grande Barrière de Corail et la Mer Rouge.
En raison de sa taille énorme, les scientifiques ont d'abord pensé qu'il s'agissait d'une sorte de protozoaire unique, a expliqué Angert. Le nom Epulopiscium vient des racines latines epulo signifiant « invité » et piscium signifiant « poisson ». Alors que la plupart des bactéries se reproduisent en se divisant en deux, produisant deux descendants, E. viviparus peut produire jusqu'à 12 copies d'elle-même, qui se développent à l'intérieur de la cellule mère et sont ensuite libérées, "nageant activement - viviparus signifie 'naissance vivante'", a déclaré Angert.
Pendant des décennies, Angert a travaillé avec des biologistes des poissons à la station de recherche australienne de Lizard Island pour collecter et étudier des échantillons.
Les chercheurs souhaitent particulièrement comprendre comment E. viviparus répond à ses besoins métaboliques extrêmes. Les bactéries qui se nourrissent de nutriments présents dans l'environnement plutôt que de tirer leur propre énergie de la lumière du soleil se répartissent généralement en deux camps : celles qui ont accès à l'oxygène et celles qui n'y ont pas accès. "Sans oxygène, les bactéries utilisent généralement la fermentation pour produire de l'énergie, et les organismes en fermentation ne bénéficient pas autant des nutriments", a déclaré Angert.
Le fait qu’E. viviparus soit effectivement un fermentant rend le puzzle encore plus grand, puisque sa taille énorme, sa prodigieuse capacité de reproduction et sa capacité à nager nécessitent toutes plus d’énergie, pas moins.
Adaptation génétique et production d'énergie
Les chercheurs ont découvert qu'E. viviparus modifie son métabolisme pour tirer parti de son environnement, utilise une méthode rare pour produire de l'énergie et du mouvement (la même méthode de nage utilisée par les bactéries responsables du choléra) et consacre une grande partie de son code génétique à la fabrication d'enzymes pour obtenir des nutriments dans l'intestin de l'hôte. Les plus prolifiques de ces enzymes sont celles utilisées pour fabriquer l’ATP, la monnaie énergétique de toutes les cellules. Une membrane hautement pliée le long du bord extérieur d'E. viviparus fournit un espace vital pour les protéines génératrices et de transport d'énergie, qui présentent des similitudes frappantes avec la fonction des mitochondries dans les cellules d'organismes plus complexes.
"Nous connaissons tous le dicton" les mitochondries sont les moteurs de la cellule "", a déclaré Angert. "Ce qui est surprenant, c'est que ces membranes d'E. viviparus ont tendance à suivre le modèle des mitochondries : elles ont des membranes très pliées qui augmentent la surface sur laquelle ces pompes productrices d'énergie peuvent travailler, et cette surface accrue crée une source d'énergie."
Applications potentielles et recherches futures
Angert a déclaré que cette recherche fondamentale avait de nombreuses applications potentielles dans le futur, notamment parce qu'E. viviparus dispose d'une stratégie très efficace pour utiliser les nutriments contenus dans les algues. Les algues constituent une cible croissante pour l’alimentation du bétail, les énergies renouvelables et la nutrition humaine, car leur croissance ne concurrence pas l’agriculture terrestre.
Source compilée : ScitechDaily