Un petit calmar et ses bactéries incandescentes donnent de nouveaux indices sur les relations symbiotiques –

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  • La relation entre le calmar bobtail hawaïen et les bactéries bioluminescentes vivant dans son organe lumineux a été étudiée pendant des décennies comme modèle de symbiose. Aujourd’hui, les chercheurs ont utilisé un puissant outil d’analyse chimique pour identifier une petite molécule produite par les bactéries qui semble jouer un rôle important dans leur colonisation de l’organe léger.

    L’étude, publiée le 9 mars dans la revue mBio, ajoute une nouvelle ride à la compréhension des scientifiques de la signalisation chimique impliquée dans cette relation symbiotique emblématique. «C’est passionnant qu’il y ait encore de nouvelles choses à découvrir, même dans un système aussi bien étudié», a déclaré l’auteur correspondante Laura Sanchez, professeur agrégé de chimie et de biochimie à l’UC Santa Cruz.

    Le calmar hawaïen bobtail est un petit calmar nocturne, d’environ la taille d’un pouce, qui vit dans les eaux côtières peu profondes, se cachant dans le sable pendant la journée et sortant la nuit pour chasser les petites crevettes et autres proies. La lueur bioluminescente de son organe lumineux est dirigée vers le bas et ajustée pour correspondre à l’intensité de la lumière de la lune et des étoiles, éliminant l’ombre du calmar et masquant sa silhouette. Cette stratégie de «contre-éclairage» aide à dissimuler le calmar à la fois aux prédateurs du fond et à ses propres proies.

    Un jeune calmar bobtail est complètement exempt de bactéries lors de sa première éclosion, mais en quelques heures, son organe léger est colonisé par un type très spécifique de bactérie appelé Vibrio fischeri. Le bébé calmar entre dans un environnement grouillant de milliers de types de bactéries et de millions de cellules bactériennes par millilitre d’eau de mer, dont seule une infime fraction est constituée de V. fischeri. Pourtant, seules ces bactéries spécialement adaptées sont capables de s’installer à l’intérieur de l’organe lumineux.

    “C’est une symbiose très élégante”, a déclaré Sanchez. “Nous savions déjà que toutes les souches de V. fischeri ne sont pas identiques – certaines sont de meilleurs colonisateurs que d’autres – et nous voulions savoir si cela était déterminé par des signaux chimiques.”

    Le laboratoire de Sanchez utilise une technique appelée spectrométrie de masse par imagerie, qui permet aux chercheurs de visualiser directement la distribution spatiale de toutes sortes de molécules dans un échantillon, comme un spécimen de calmar ou une colonie bactérienne. La plupart des techniques permettant de voir où se trouvent des molécules spécifiques dans un échantillon impliquent de marquer les molécules ciblées. Mais l’imagerie par spectrométrie de masse permet des investigations non ciblées – en d’autres termes, vous n’avez pas besoin de savoir ce que vous recherchez.

    “Il est très difficile de visualiser la chimie dans un organisme”, a expliqué Sanchez. “Avec l’imagerie par spectrométrie de masse, nous détectons directement les produits chimiques et nous savons où ils se trouvent dans l’échantillon.”

    La petite molécule identifiée dans cette étude est un type de dicétopipérazine (DKP), une grande famille de dipeptides cycliques. Ce DKP particulier – cyclo (D-histidyl-L-proline), ou cHP-3 – a été directement détecté dans les organes légers du calmar colonisé. Il a également été produit plus abondamment par des souches de V. fischeri qui ont montré une formation accrue de biofilm, ce qui est en corrélation avec la capacité de colonisation. Et enfin, la supplémentation des cultures bactériennes avec cHP-3 a conduit à une augmentation de la bioluminescence dépendante de la concentration.

    “Nous savons qu’il est produit pendant les premières heures de la colonisation lorsque la symbiose s’établit, et nous savons également qu’il influence la luminescence bactérienne, et la bioluminescence et la colonisation sont liées”, a déclaré Sanchez.

    Les résultats indiquent que le cHP-3 est un signal chimique important spécifique à cette symbiose, mais les chercheurs n’ont pas encore déterminé exactement quel est son rôle ni les détails de ses interactions.

    “Nous travaillons là-dessus maintenant. Nous ne connaissons pas les mécanismes impliqués, mais il se passe beaucoup plus que ce que nous pensions”, a déclaré Sanchez. “Les prochaines étapes pour nous sont de trouver le groupe de gènes qui le produit et de déterminer dans quelle mesure il est largement utilisé.”

    Outre Sanchez, les co-auteurs de l’article comprennent des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago et de l’Université du Wisconsin, à Madison. Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health et le Chicago Biomedical Consortium.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université de Californie – Santa Cruz. Original écrit par Tim Stephens. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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