Les résultats, maintenant publiés dans mBio , montrent que certaines souches de bactéries peuvent en fait déjà avoir commencé à passer du statut de bénéfique à celui de parasite.

Les humains ou les bovins ruminants ne sont pas les seuls à avoir des myriades de microbes vivant dans leurs intestins. Les intestins de nombreuses espèces de termites, qui se nourrissent de la décomposition de composants du bois difficiles à digérer, regorgent de nombreux auxiliaires unicellulaires, appelés flagellés. Ceux-ci sont à leur tour colonisés par des bactéries. Les endosymbiontes bactériens vivent dans ou sur les flagellés eucaryotes et leur fournissent des nutriments dans l'intestin des termites.

Une équipe dirigée par Andreas Brune, scientifique de Marburg Max Planck, souhaite mieux comprendre les détails de la cohabitation et, surtout, les performances métaboliques importantes de la bactérie à l’échelle mondiale. En effet, la contribution des microbes termites au bilan global de méthane n’est pas négligeable. En outre, la capacité des symbiotes microbiens à convertir les composants du bois en éléments de construction potentiellement précieux suscite également l'intérêt des chercheurs depuis des années.

Endomicrobie :un excellent cas pour les études évolutives

Dans leur dernière étude, l'équipe d'Andreas Brune a étudié comment s'est formé le partenariat entre les flagellés et les bactéries et comment les performances métaboliques des bactéries sont corrélées à ce développement évolutif. Cette approche est normalement limitée par le fait qu’il n’existe plus de parents proches vivant de manière indépendante en dehors des cellules hôtes. Dans ce cas, les chercheurs ont eu de la chance :un groupe de bactéries appelé Endomicrobia contient à la fois des formes libres et des endosymbiontes des flagellés.

Les chercheurs ont analysé les informations génétiques des souches bactériennes associées à différents termites à l’aide du séquençage du métagénome. "Lorsque nous avons examiné les résultats, nous avons réalisé que la bactérie Endomicrobia habitant les flagellés avait perdu de nombreux gènes au fil du temps", explique Undine Mies, doctorante. étudiant dans le groupe. Cependant, cette perte a été compensée par l'acquisition de nouvelles fonctions grâce au transfert de gènes provenant d'autres bactéries intestinales.

Le transfert horizontal de gènes offre de nouvelles capacités métaboliques

"En recevant des gènes d'autres bactéries dans leur environnement, les bactéries ont pu mieux modifier leur métabolisme pour utiliser d'autres sources d'énergie telles que les phosphates de sucre", explique Mies. "Ce résultat souligne l'importance de ce transfert horizontal de gènes pour la co-évolution des organismes."

Les données montrent également comment, au cours de cette évolution, il y a eu un déplacement du métabolisme énergétique du glucose vers les sucres phosphates et finalement une perte complète de la capacité à décomposer le sucre.

Au lieu de cela, les bactéries ont acquis un mécanisme de transport pour l'absorption de composés riches en énergie (antiporteurs ATP/ADP) depuis l'environnement hôte, comme c'est typique pour les bactéries parasitaires. "La perte de presque toutes les capacités biosynthétiques dans certaines lignées endomicrobiennes et l'acquisition du transporteur indiquent que la relation initialement mutuellement bénéfique entre la bactérie et les flagellés intestinaux pourrait être en déclin", explique Brune.

"Dans une prochaine étape, nous souhaitons maintenant étudier dans quelle mesure les tâches initiales des symbiotes endomicrobiens sont remplacées par d'autres symbiotes secondaires. Cela contribuera à la compréhension générale de la manière dont la nature évite les impasses dans l'évolution des symbioses. "