Concernant les huîtres et leur rôle dans la réduction de la pollution par les nutriments, une nouvelle étude menée par des chercheurs du Virginia Institute of Marine Science de William &Mary va directement aux tripes et à la coquille de la question.

L'étude, dans le numéro du 29 septembre de PLoS UN , est le premier à identifier et quantifier les bactéries potentiellement dénitrifiantes dans l'intestin et la coquille des huîtres, et le premier à le faire en utilisant un nouveau programme informatique qui déduit les activités bactériennes sur la base des séquences des gènes de l'ARN ribosomique.

La dénitrification est le processus par lequel les nitrates et les nitrites, composés qui alimentent la surfertilisation des eaux côtières, sont réduits en azote gazeux, qui est inoffensif pour les habitats aquatiques. Excès d'azote des stations d'épuration, engrais agricoles, et d'autres sources humaines peuvent conduire à des "zones mortes à faible teneur en oxygène, " des récoltes de pêche réduites, et la perte de l'habitat des herbiers marins. La baie de Chesapeake est l'un des nombreux écosystèmes dans le monde qui ont subi ces impacts.

L'auteur principal de l'étude est Ann Arfken, un doctorat étudiant dans le laboratoire du professeur agrégé VIMS et co-auteur BK Song. Les autres co-auteurs sont les Drs. Jeff Bowman de la Scripps Institution of Oceanography et Michael Piehler de l'Université de Caroline du Nord.

"La plupart des études portant sur la dénitrification associée aux huîtres se sont concentrées sur les sédiments dans et autour des récifs d'huîtres, " dit Arfken. " Le nôtre est le premier à explorer la capacité de dénitrification par les microbiomes vivant à l'intérieur et sur les huîtres elles-mêmes. " Un " microbiome " est la communauté d'organismes microscopiques qui habitent chaque être vivant, des acariens qui habitent au milieu de vos cils aux bactéries logées parmi les racines de tomates.

Les résultats de l'étude ont des implications importantes pour les efforts visant à réduire les niveaux de nutriments dans les eaux côtières grâce à la restauration des huîtres. "Nous avons découvert que les coquilles d'huîtres contiennent des communautés microbiennes uniques avec des activités de dénitrification plus élevées que les sédiments, ", dit Song. "Il est ainsi possible de réduire les nutriments au début d'un projet de restauration des huîtres, car les microbiomes de la coquille éliminent activement l'azote fixé."

Un défi financier et logistique

Des recherches récentes montrent que les microbiomes jouent un rôle clé dans la physiologie et l'écologie d'un organisme, mais, dit Chanson, « Explorer le lien entre la constitution génétique et les fonctions d'un microbiome a longtemps présenté un défi. »

Ce défi est à la fois financier et logistique. "Les études de l'ensemble de la constitution génétique d'un organisme - son génome - sont très coûteuses, et peut ne pas fonctionner pour les échantillons où la contribution des microbes est faible, " dit Song. " En conséquence, de nombreuses études reposent sur le séquençage d'amplicons de gènes d'ARN ribosomique pour identifier les taxons microbiens. » Cette approche est moins coûteuse, mais offre un aperçu limité des voies métaboliques associées à différents microbiomes, dans ce cas s'ils possèdent les gènes nécessaires à la dénitrification.

Pour relever ces défis, l'équipe a utilisé une nouvelle technique développée par Bowman. Appelé « PAPRICA » (pour PAthway PRediction by phylogenetIC placement), il permet aux chercheurs d'inférer des voies métaboliques à partir de séquences de gènes associées à une petite sous-unité de ribosome appelée ARNr 16S.

« Nous avons combiné une base de données génomique personnalisée avec le programme PAPRICA pour identifier les bactéries porteuses de gènes de dénitrification parmi les microbiomes associés aux boyaux des huîtres, coquilles, et sédiments récifaux, " dit Song. Il explique, "Ce serait un peu comme faire la distinction entre différentes populations humaines en comparant le nombre de maux d'estomac avec le gène nécessaire pour digérer le lait."

L'équipe de recherche a ensuite mesuré les taux de dénitrification dans des chambres contenant des huîtres vivantes, Coquilles d'huîtres, ou des sédiments collectés à proximité des récifs d'huîtres, découvrant des taux beaucoup plus élevés dans les chambres contenant des huîtres et des coquillages vivants. Lorsqu'ils ont comparé ces taux avec l'abondance des gènes de dénitrification dans les trois microbiomes, ils ont vu une forte corrélation entre des taux élevés de dénitrification et une séquence génétique appelée nosZI.

"Nous avons découvert que les bactéries portant les gènes nosZI sont des dénitrifiants importants, et faciliter l'élimination de l'azote dans les récifs d'huîtres, " dit Arfken.

Les chercheurs mettent en garde, cependant, que plus de recherche est nécessaire. "Nous devons être prudents lorsque nous déduisons la dénitrification et d'autres processus métaboliques à partir de la présence d'un gène dans un génome bactérien, " dit Arfken. " Ces processus sont souvent extrêmement complexes, et nécessitent l'expression coordonnée de plusieurs gènes différents. De plus, de nombreux organismes peuvent être porteurs d'un gène mais ne pas l'exprimer, " Un dernier défi, elle dit, est que "beaucoup de bactéries restent non classées ou ont identifié des génomes incomplets ou de faible qualité".

Mais les chercheurs restent optimistes. "Nous sommes ravis de poursuivre plus d'études pour valider davantage l'utilisation des inférences métaboliques basées sur les gènes comme méthode fiable pour évaluer le potentiel métabolique des microbiomes, " dit Song.