L’univers étoilé du femto-plancton

Résultats scientifiques Ecologie évolutive & Biodiversité

De nouvelles nano-entités bio-organiques en forme d’étoiles, baptisées « Aster Like Nanoparticle » (ALN) ont été découvertes dans des systèmes aquatiques par des chercheurs du Laboratoire Microorganismes: Genome et Environnement (LMGE - CNRS/ Université Clermont Auvergne).. Ces entités pléomorphes présentent des caractéristiques aux frontières du vivant. Leurs abondances, parfois bien supérieures à celle des procaryotes laissent présager un rôle écologique majeur. Cette découverte, publiée dans la revue Frontiers in Microbiology contribue à la mise en évidence de la diversité et de l’importance fonctionnelle du femto-plancton (entités entre 0,02 et 0,2 µm).

Le femto-plancton (entités comprises entre 0,02 et 0,2 µm) a longtemps été considéré comme étant essentiellement composé de virus. Les découvertes successives de mystérieux nanobes, de vésicules extracellulaires, d’ultramicro-procaryotes et de particules biomimétiques minéralo-organiques ont permis de prendre conscience de sa diversité et de sa complexité.

Des travaux dirigés par le Laboratoire Microorganismes: Genome et Environnement (LMGE - CNRS/ Université Clermont Auvergne) ont permis de mettre en évidence dans cette fraction des nano-particules bio-organiques pléomorphes inédites. Ces Aster-Like Nanoparticles (ALN) présentent la particularité d’avoir un biovolume inférieur à celui requis pour une entité viable (0.008 µm3 nécessaire pour contenir les acides nucléiques et la machinerie cellulaire associée), tout en étant capable de se développer dans un milieu dépourvu d’hôtes potentiels. La diversité morphotypique des ALN s’échelonne sur un gradient de taille et de complexité (de la forme quatre bras à 20 bras) laissant présager que chaque morphotype pourrait correspondre à une phase de croissance distincte. Ces singularités, ajoutées à une susceptibilité prononcée à des traitements biocides (antibiotiques, chaleur…) interrogent sur la nature et l’origine de ces entités femto-planctoniques singulières, distinctes de toutes celles connues à ce jour.

Les chercheurs ont pu également montrer que ces entités présentent une succession écologique temporelle avec des abondances variant de « non-détectables » en période estivale à 4,5 x 10particules ml-1 en période hivernale dans un lac hyper-eutrophe, soit quatre fois plus que les abondances des procaryotes et jusqu’à 25 % des abondances virales. Leur capacité de croissance in situ est 16 fois plus importante qu’en conditions contrôlées en laboratoire, ce qui indique l’existence de paramètres de forçage biotiques et/ou abiotiques favorisant leur développement. L’analyse de la distribution saisonnière suggère un lien étroit avec l’environnement microbien. Couplées à des observations montrant des ALN adhérentes à la paroi de cellules procaryotes, ces résultats laissent présager que ces nouvelles entités pourraient avoir une importance fonctionnelle majeure.

Cette découverte suggère que le compartiment femto-planctonique des milieux aquatiques pourraient être un réservoir d’entités viables méconnues aux frontières de la conception actuelle du vivant et dont la nature et le rôle écologique exacts restent à préciser.

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Images en Microscopie Electronique en Transmission des différents morphotypes d’ALNs répertoriés. A-D : formes 4-10 bras articulés autour d’une excroissance (flèche) émanant du corps central  (A-C) ;  E-H formes 11 bras dont un bras plus allongé présente une excroissance en forme de bourgeon (flèche) (F-H); I-L formes 20 bras. Barre d’échelle=100 nm. Photos : Jonathan Colombet

Référence

Discovery of high abundances of aster-like nanoparticles in pelagic environments: characterization and dynamics. Colombet J, Billard H, Viguès B, Balor S, Boulé C, Geay L, Benzerara K, Menguy N, Ilango G, Fuster M,  Enault F, BardotC, Gautier V, Pradeep Ram AS, Sime-Ngando T. Front. Microbiol. 2019 https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02376

 

Contact

Jonathan Colombet
Ingénieur d'étude - Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement (LMGE - Univ Clermont Auvergne/CNRS)
Geneviève Bricheux
Correspondante communication Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement (LMGE - Univ Clermont Auvergne/CNRS)