Les poissons chirurgiens de la mer Rouge utilisent des bactéries géantes métaboliquement diverses pour digérer différents types d'algues, selon de nouvelles recherches. Non seulement ces résultats expliquent la base de la diversité des poissons chirurgiens, mais ils peuvent également fournir une ressource génétique précieuse pour la recherche sur les biocarburants.

Une équipe internationale dirigée par des chercheurs du KAUST a utilisé des techniques de séquençage à haut débit pour étudier les communautés microbiennes symbiotiques dans les intestins de poissons chirurgiens de la mer Rouge qui se nourrissent d'algues marines. En analysant les génomes, ils ont découvert que les communautés sont dominées par un seul groupe de bactéries géantes connues sous le nom d'Epulopiscium, et qu'ils manquent de la diversité trouvée dans les microbiomes des herbivores terrestres.

« La dégradation de la biomasse végétale chez les vertébrés terrestres nécessite généralement des cocktails d'enzymes provenant de micro-organismes intestinaux, dont chacun a la capacité de décomposer différents constituants, " explique le chercheur David Ngugi de la KAUST, qui a dirigé l'étude. Les algues manquent de nombreux constituants complexes de la paroi cellulaire et des polysaccharides trouvés dans les plantes terrestres, comme la lignine et la cellulose, et donc une communauté microbienne plus simple est probablement suffisante pour les digérer.

Néanmoins, l'analyse de l'expression des gènes a révélé des différences majeures entre les Epulopiscium chez les poissons chirurgiens spécialisés en se nourrissant d'algues rouges ou brunes. "Selon les algues dont se nourrit l'hôte, les Epulopiscium ont des enzymes correspondantes pour décomposer ces polysaccharides, ", dit Ngugi. À tel point que vous ne pouvez probablement pas prendre un Epulopiscium d'un hôte mangeur d'algues rouges et le transplanter sur un hôte mangeur d'algues brunes, car ils n'ont pas la capacité métabolique de dégrader ce que l'autre hôte mange."

Cette spécialisation permet d'expliquer la diversité des poissons chirurgiens récifaux car ils divisent l'environnement en différentes niches alimentaires. Sur la base de leurs analyses, les chercheurs suggèrent de diviser le symbiotique Epulopiscium en trois genres.

L'équipe a également suivi l'expression des gènes dans Epulopiscium tout au long d'une journée et a constaté qu'elle correspondait au mode de vie de l'hôte, avec des gènes liés à la digestion actifs le matin lorsque l'hôte se nourrissait. "C'était vraiment excitant, " dit Ngugi, car il a clairement démontré le rôle de la bactérie géante dans l'intestin.

La capacité de fermenter les algues fera d'Epulopiscium une ressource génétique précieuse pour le développement de biocarburants à base d'algues. Les résultats mettent également en évidence le lien entre la nourriture, poissons et microbes qui sous-tendent la diversité des communautés récifales. "Le type de symbiose qui s'est développé afin d'utiliser les ressources alimentaires spécifiques du récif s'est produit sur des échelles de temps évolutives, ", dit Ngugi. "Nos données suggèrent que ce n'est pas quelque chose qui peut être acquis ou rétabli en peu de temps."