Partenariat surprenant : une diatomée et une bactérie résolvent le mystère du cycle de l'azote marin

ParisDes chercheurs ont découvert une collaboration inattendue dans l'océan. Selon des études menées par l'Institut Max Planck, l'Institut Alfred Wegener et l'Université de Vienne, les diatomées marines obtiennent l'azote nécessaire à leur croissance grâce à un partenariat avec des bactéries. Cette collaboration joue un rôle crucial dans l'ajout d'azote aux océans, influençant ainsi la vie marine à travers le monde.

C'est une avancée importante pour plusieurs raisons :

• Le nitrogène est un élément crucial pour la croissance des plantes, tant sur terre que dans l'océan.
• L'azote atmosphérique doit être transformé en une forme utilisable appelée ammonium, ce qui est réalisé par des bactéries fixatrices d'azote.
• Alors que certaines plantes cultivées bénéficient de partenaires bactériens rhizobiens pour fixer l'azote, la façon dont les diatomées marines obtenaient leur azote restait un mystère jusqu'à présent.

La nouvelle étude révèle que les Rhizobia, habituellement associées aux plantes comme le soja, cohabitent également avec des diatomées marines. Cette découverte éclaire une vieille question et pourrait améliorer l'agriculture.

Les scientifiques pensaient autrefois que les cyanobactéries étaient les principales responsables de la fixation de l'azote dans l'océan. Cependant, les niveaux d'azote observés dans de nombreuses zones ne correspondaient pas à cette théorie. Des chercheurs ont ensuite découvert des fragments de gènes liés à la fixation de l'azote chez d'autres microorganismes, mais ils n'ont pas pu identifier quel organisme en était à l'origine.

En 2020, des scientifiques de Brême et de l'Atlantique Nord tropical ont prélevé des échantillons d'eau de mer. Au cours des trois années suivantes, ils ont minutieusement décrypté le code génétique d'une bactérie mystèrieuse fixatrice d'azote. Cette bactérie, semblable aux Rhizobium, pourrait vivre en symbiose avec d'autres organismes.

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L'équipe a mis au point un outil pour observer les Rhizobia dans leur environnement naturel. Ils ont découvert que la bactérie vit à l'intérieur des diatomées et l'ont nommée Candidatus Tectiglobus diatomicola. Grâce à la technologie nanoSIMS, ils ont constaté que les Rhizobia échangent de l'azote fixé avec la diatomée contre du carbone. La bactérie produit plus d'azote qu'elle n'en a besoin, ce qui aide la diatomée à se développer.

Les chercheurs ont découvert que l'association entre les diatomées et les bactéries est courante dans l'océan, notamment là où les cyanobactéries sont rares. Cela signifie qu'elles jouent un rôle crucial dans la fixation de l'azote et la productivité marine. Ces découvertes nous permettent de mieux comprendre les écosystèmes marins et le rôle des océans dans la capture du carbone.

D'un point de vue évolutif, cette relation est fascinante. Elle rappelle la formation précoce des organites chez les cyanobactéries et pourrait signaler un processus évolutif similaire. La petite taille et les caractéristiques proches des organites des Rhizobiales marins suggèrent qu'ils pourraient être utilisés pour créer des plantes fixatrices d'azote grâce à l'ingénierie.

La découverte du partenariat entre les diatomées et les rhizobactéries résout un grand mystère océanique et pourrait être bénéfique pour l'agriculture. Les scientifiques vont poursuivre l'étude de cette collaboration et chercher d'autres exemples similaires dans l'océan. Les instituts impliqués dans cette recherche sont l'Institut Max Planck de microbiologie marine, l'Institut Alfred Wegener et l'Université de Vienne.