L’effet des phages sur le microbiome et, par conséquent, sur l’aptitude des polypes est encore largement inexploré. Des microbiologistes de l'Université de Kiel, dirigés par le professeur Ruth Schmitz-Streit, ont montré pour la première fois lors d'expériences en laboratoire que les polypes se régénèrent rapidement après une infection par des bactériophages.

Les résultats suggèrent que la résistance du microbiome naturel de la méduse lunaire aux phages de la mer Baltique est très prononcée et contribuent à notre connaissance de l'effet de ces minuscules acteurs clés, souvent négligés, sur le microbiome et, en fin de compte, sur la condition physique de la méduse lunaire. . Les résultats ont récemment été publiés dans la revue Frontiers in Microbiology. .

Les polypes présentent une résistance élevée après une attaque virale

Au stade polype, les animaux sont attachés au fond marin et utilisent leurs tentacules pour attraper la nourriture dans l’eau. À la surface de leur corps pédonculé se trouvent de nombreuses bactéries qui forment ce qu'on appelle le microbiome, qui joue un rôle important dans la condition physique du polype.

Dans des études précédentes, les microbiologistes de l'Institut de microbiologie générale ont déjà montré l'importance du microbiome naturel pour la reproduction végétative de la méduse lunaire et sa défense contre les agents pathogènes.

Leur étude actuelle a examiné comment le microbiome survit à une infection par des bactériophages et quelles en sont les conséquences pour les polypes. Lors d’expériences en laboratoire, les chercheurs ont observé que l’introduction des phages entraînait une modification significative de la forme corporelle des polypes, mais seulement temporairement. Après la défense virale, les polypes ont repris leur forme normale.

"Après que les polypes ont été traités avec des bactériophages spécifiques, leurs corps sont devenus fortement raccourcis et arrondis et ils ont perdu leurs tentacules. Ce sont généralement des signes de mort des polypes. Cependant, nous n'avons pas vu un seul polype mort; au contraire, tous les polypes se sont régénérés. Cette grande résilience nous a complètement surpris », déclare Melissa Stante, Ph.D. étudiant du groupe de recherche de Ruth Schmitz-Streit et premier auteur de l'étude.

Une série de tests sur les polypes traités montre une récupération rapide du microbiome

Une explication à cela pourrait être que les polypes, ou plus précisément leur microbiome, s’adaptent rapidement à la présence des phages et sont donc capables de prévenir des dommages permanents. Les scientifiques ont échantillonné le microbiome des polypes sur une période de cinq jours. Ils ont constaté que le type de bactérie le plus courant, les mycoplasmes, diminuait initialement, mais récupérait après 24 heures.

"Dans les polypes des méduses lunaires de la mer Baltique, le microbiome est principalement dominé par une bactérie spécifique, une bactérie Mycoplasma non cultivée. Ce colonisateur a été considérablement réduit lorsque des phages ont été administrés. Cela a permis à d'autres bactéries de gagner temporairement une domination.

"Les facteurs exacts qui favorisent la réduction initiale, mais aussi la régénération rapide ultérieure des mycoplasmes, font désormais l'objet de recherches plus approfondies", explique le Dr Nancy Weiland-Bräuer. La dynamique de la composition du microbiome était synchronisée avec la déformation des polypes.

Les interactions phage-microbiome-hôte ont des effets en cascade sur l'écosystème

La connaissance de l'interaction dynamique entre la méduse lunaire, son microbiome et ses phages contribue à la compréhension des cycles des nutriments et des éléments marins. Dans le même temps, le processus joue un rôle essentiel dans la compréhension de la stabilité des écosystèmes et constitue un élément de base pour la recherche sur les maladies dans l'écosystème de la mer Baltique.

De plus, les résultats contribueront à l'initiative de recherche « Ocean Health », qui se concentre sur l'impact de la santé et des maladies dans le contexte du changement climatique et des conditions environnementales potentielles futures. En plus de lyser les bactéries, les phages peuvent échanger du matériel génétique avec les micro-organismes hôtes, aidant ainsi le microbiome à s'adapter aux conditions environnementales changeantes.

"La régénération rapide de la forme du polype après le traitement aux phages semble être en corrélation avec la récupération du microbiome naturel de la méduse lunaire. C'est une indication forte que la résistance du microbiome de la méduse lunaire aux phages de la mer Baltique est très prononcée.

"Les facteurs qui rendent le microbiome si résilient peuvent également fournir des indices importants sur la manière de protéger le microbiome sain chez l'homme. Cependant, nous en sommes encore aux premiers stades de la recherche fondamentale", déclare le professeur Ruth Schmitz-Streit, responsable du groupe de recherche.