Secrets symbiotiques : comment les diatomées marines exploitent l'azote avec l'aide des bactéries

ParisLes scientifiques ont découvert comment les algues marines obtiennent l’azote nécessaire à leur croissance. Des chercheurs des instituts Max Planck, Alfred Wegener et de l’Université de Vienne ont révélé que les diatomées marines coopèrent avec certaines bactéries. Ce partenariat fournit une grande partie de l’azote dans de nombreuses zones océaniques.

Points Clés :

• Les diatomées marines s'associent avec des bactéries Rhizobium fixatrices d'azote.
• Ces bactéries sont similaires à celles qui aident les plantes légumineuses sur terre.
• Ce partenariat joue un rôle crucial dans la fixation de l'azote à l'échelle mondiale et dans l'absorption du dioxyde de carbone.
• Cette découverte pourrait mener à de nouvelles technologies agricoles.

L'azote est essentiel pour tous les êtres vivants. Il favorise la croissance des cultures et des plantes océaniques, qui produisent la moitié de l'oxygène mondial. Cependant, les plantes ne peuvent pas utiliser l'azote de l'air directement. Des cultures comme le soja et les pois abritent des bactéries appelées Rhizobia qui transforment l'azote en une forme utilisable par les plantes. Cela rend les légumineuses cruciales pour la production alimentaire. Jusqu'à présent, les scientifiques ne comprenaient pas complètement comment les plantes marines obtenaient leur azote.

En 2020, des scientifiques ont prélevé de l'eau de mer dans l'Atlantique Nord tropical, une région riche en fixation de l'azote marin. Après trois années d'analyse des échantillons, ils ont découvert des fragments de gènes liés à l'enzyme nitrogénase, responsable de la fixation de l'azote. Ces fragments ne provenaient pas de cyanobactéries, jusqu'alors considérées comme les principaux fixateurs d'azote dans l'océan.

Les fragments découverts provenaient de bactéries similaires aux Rhizobia. L'équipe a reconstitué son génome et a baptisé la bactérie Candidatus Tectiglobus diatomicola. Cette découverte marque la première association connue entre une diatomée et un fixateur d'azote non cyanobactérien.

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Les scientifiques ont utilisé une sonde génétique pour marquer les Rhizobiums et les observer dans leur environnement naturel. Ils ont découvert des groupes de quatre Rhizobiums à l'intérieur des diatomées. Ces bactéries fournissent à la diatomée de l'azote fixé en échange de carbone. Elles produisent cent fois plus d'azote que ce dont la diatomée a besoin pour sa croissance.

La nouvelle interaction est fréquente dans l'océan, surtout dans les zones où les cyanobactéries fixatrices d'azote sont rares. Ces petits organismes jouent un rôle crucial dans la productivité marine et l'absorption du dioxyde de carbone de l'atmosphère.

La découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l'agriculture. Les Rhizobia marins possèdent des caractéristiques similaires à celles retrouvées dans les premières cellules fixatrices d'azote des cyanobactéries. Cela signifie que ces nouveaux symbiotes et leurs hôtes, les diatomées, pourraient être aux premiers stades de la formation d'un organisme unique.

Les scientifiques pensent que la petite taille et les caractéristiques semblables à celles des cellules des Rhizobia marins en font de bons candidats pour créer des plantes fixatrices d'azote. Cela pourrait révolutionner l'agriculture. Les chercheurs continueront à étudier cette nouvelle relation et chercheront des relations similaires dans l'océan.

Les institutions participantes à cette étude étaient les suivantes :

• Institut Max Planck de Microbiologie Marine, Brême, Allemagne
• Institut Alfred Wegener -- Centre Helmholtz pour les Recherches Polaires et Marines, Bremerhaven, Allemagne
• Université de Vienne, Vienne, Autriche