Un scientifique utilise un nouvel appareil compact pour étudier le comportement des microbes marins. Crédit :Marea Martlew
Les microbes marins jouent un rôle important dans la productivité et le fonctionnement de nos océans, mais les scientifiques qui étudient leur comportement sont confrontés à de nombreux défis.
Les instruments océanographiques traditionnels échantillonnent de grands volumes d'eau de mer (jusqu'à des dizaines de litres) mais les interactions microbiennes ont lieu à l'échelle du microlitre.
Ingénieurs et microbiologistes en Australie, les États-Unis et la Suisse ont formé un partenariat unique pour surmonter ces limitations. L'équipe a développé un dispositif qui permet aux écologistes microbiens d'étudier le comportement microbien dans leur environnement naturel.
Le nouveau dispositif exploite les avancées récentes en matière de microfabrication et de techniques microfluidiques, ce qui ouvre également un éventail de possibilités pour la recherche biomédicale et la biosurveillance de la qualité de l'eau. Le développement, tests et premiers résultats sur le terrain de l'appareil, connu sous le nom de test de chimiotaxie in situ (ISCA), ont été publiés dans Microbiologie naturelle .
"Jusqu'à présent, il n'y avait vraiment aucun moyen de sonder le comportement des microbes marins vis-à-vis de certains produits chimiques in situ, ", explique le microbiologiste marin et co-auteur principal, le Dr Jean-Baptiste Raina.
Dr Raina, du Climate Change Cluster de l'University of Technoloy Sydney (UTS), dit que tout comme certaines personnes sont attirées par l'odeur de la nourriture ou des parfums, les microbes sont attirés par des produits chimiques spécifiques.
"Ce comportement est appelé chimiotaxie et il est important parce que l'eau de mer n'est pas homogène. Le monde à micro-échelle dans lequel les microbes habitent est incroyablement inégal, avec un certain nombre de processus conduisant à des points chauds de nutriments, et c'est dans ces microenvironnements que se déroule toute l'action microbienne."
Crédit :Université de technologie, Sydney
ingénieur MIT Ben Lambert, également co-auteur principal, dit, "Avec l'ISCA, nous ouvrons vraiment la porte pour pouvoir interroger ce comportement dans l'environnement naturel. Nos premiers résultats ont montré que la chimiotaxie a lieu parmi les microbes marins et cela valide de nombreuses années d'expériences en laboratoire et d'hypothèses avancées sur ce comportement dans l'océan."
L'ISCA est l'un des premiers dispositifs expérimentaux à marier la micro-ingénierie aux analyses génomiques et chimiques en milieu naturel. Le dispositif à usage unique, de la taille d'une carte de crédit, est fait de matériaux inertes et se compose de réservoirs de la taille d'un microlitre. Ceux-ci peuvent être remplis de différents produits chimiques qui se diffusent ensuite dans l'eau de mer environnante.
Les microbes peuvent réagir à un produit chimique spécifique en utilisant la chimiotaxie pour nager dans le puits. Les chercheurs peuvent récupérer le contenu du réservoir et compter le nombre de microbes qui répondent à un produit chimique donné, ainsi que déterminer leur identité et leur fonction.
Professeur Roman Stocker, qui a été le pionnier de la technologie microfluidique environnementale, affirme que l'appareil capitalise sur les avancées rapides de l'impression 3D et est conçu pour être robuste, facile à faire et facile à utiliser.
« Cela signifie qu'il sera accessible à une large base d'utilisateurs et ne nécessite pas de formation approfondie. Il s'agit d'un aspect essentiel de la conception si nous espérons avoir une forte adoption par les scientifiques dans tous les domaines, " il dit.
Les auteurs pensent qu'avec sa facilité d'utilisation et sa conception pour combler le fossé entre la chimie aquatique et la microbiologie avec des observations in situ, il sera d'un intérêt substantiel pour la communauté scientifique au sens large.
Le professeur agrégé Justin Seymour a déclaré que "l'outil innovant aidera à remodeler notre perception des processus microbiens dans une gamme d'habitats aquatiques".
"Nous pensons que son application aidera à répondre à des questions fondamentales en océanographie microbienne. Elle sera également potentiellement utile dans d'autres contextes, notamment la surveillance de la qualité de l'eau et la prospection d'organismes susceptibles de faciliter les efforts de bioremédiation, " il dit.
