Helgoland est la seule véritable île au large de l'Allemagne, célèbre pour ses oiseaux marins, les phoques et les achats hors taxes plutôt que pour les algues microscopiques. Mais ce qui intéresse les scientifiques du MPI, c'est le sort de la matière organique une fois que les algues meurent. Crédit :Institut Max Planck de microbiologie marine, Naomi Esken
Les algues absorbent le dioxyde de carbone (CO
"Une fois les algues mortes, le carbone est reminéralisé par des micro-organismes consommant leur biomasse. Il est ainsi renvoyé dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. Alternativement, si les algues mortes coulent au fond de la mer, la matière organique est enfouie dans le sédiment, potentiellement pendant très longtemps, " explique la première auteure Karen Krüger de l'Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême. " Les processus à l'origine de la reminéralisation du carbone algal ne sont toujours pas entièrement compris. "
Ainsi, Krüger et ses collègues ont étudié les micro-organismes pendant les proliférations d'algues printanières dans le sud de la mer du Nord, sur l'île d'Héligoland. Ils se sont spécifiquement penchés sur l'utilisation bactérienne des polysaccharides, des sucres qui constituent une fraction substantielle de la biomasse algale. Avec des collègues de l'Institut Max Planck, l'Université de Greifswald et le DOE Joint Genome Institute en Californie, Krüger a réalisé une analyse métagénomique ciblée du phylum des bactéries Bacteroidetes, car ceux-ci sont connus pour consommer beaucoup de polysaccharides. En détail, les scientifiques ont examiné des groupes de gènes appelés loci d'utilisation des polysaccharides (PUL), qui se sont avérés spécifiques à un substrat polysaccharidique particulier. Si une bactérie contient un PUL spécifique, cela indique qu'il se nourrit du sucre d'algue correspondant.
Faible diversité PUL
"Contrairement à ce que nous attendions, la diversité des PUL importants était relativement faible, " dit Krüger. Seules cinq grandes classes de polysaccharides étaient régulièrement ciblées par plusieurs espèces de bactéries, à savoir les bêta-glucanes (comme la laminarine, le principal composé de stockage des diatomées), les alpha-glucanes (tels que l'amidon et le glycogène, également des composés de stockage d'algues et de bactéries), les mannanes et les xylanes (généralement des composants de la paroi cellulaire des algues), et les alginates (principalement connus sous le nom de substance visqueuse produite par les macroalgues brunes). De ces cinq substrats, seulement deux (alpha- et bêta-glucanes) constituent la majorité des substrats disponibles pour les bactéries lors d'une efflorescence phytoplanctonique. Cela implique que les substrats polysaccharidiques les plus importants libérés par les algues en train de mourir sont constitués d'un ensemble assez restreint de composants de base.
« Compte tenu de ce que nous savons de la diversité des espèces d'algues et de bactéries, et l'énorme complexité potentielle des polysaccharides, ce n'est pas une petite surprise de voir un spectre aussi limité de PUL, et dans seulement un nombre relativement petit de clades bactériens, " Le co-auteur Ben Francis de l'Institut Max Planck de microbiologie marine résume dans un commentaire d'accompagnement. "C'était particulièrement inattendu car des études précédentes suggéraient quelque chose de différent. Une analyse de plus de 50 isolats bactériens, c'est-à-dire bactéries qui peuvent être cultivées en laboratoire - que notre groupe de travail mené dans la même région d'échantillonnage a révélé une diversité beaucoup plus large de PUL, " il ajoute.
Succession temporelle de la dégradation des polysaccharides
Au cours de la prolifération des algues, les scientifiques ont observé un schéma distinct :au début de la floraison, polysaccharides moins nombreux et plus simples dominés, tandis que des polysaccharides plus complexes sont devenus disponibles au fur et à mesure que la floraison progressait. Cela peut être dû à deux facteurs, François explique :« D'abord, les bactéries préféreront en général des substrats facilement dégradables tels que de simples glycanes de stockage à des substrats biochimiquement plus exigeants. Seconde, des polysaccharides plus complexes deviennent de plus en plus disponibles au cours d'une floraison, quand de plus en plus d'algues meurent."
Cette étude apporte un éclairage sans précédent sur la dynamique d'une efflorescence phytoplanctonique et de ses protagonistes. Une compréhension fondamentale de la majeure partie du flux de carbone médié par les glycanes pendant les événements de prolifération de phytoplancton est désormais à portée de main. "Prochain, nous voulons approfondir les processus sous-jacents aux dynamiques observées, " dit Krüger. " De plus, il sera intéressant d'étudier la dégradation des polysaccharides dans les habitats avec d'autres sources de carbone, comme les mers arctiques ou les sédiments."
