L’endosymbiose est induite entre une bactérie et un champignon

L’endosymbiose a été proposée en 1967 par Lynn Margulis pour expliquer l’apparition des cellules eucaryotes à partir des cellules procaryotes. À l’époque, c’était une théorie très controversée, mais elle fait aujourd’hui partie du paradigme actuel pour expliquer l’origine des chloroplastes et des mitochondries, qui préservent leur propre génome (une version érodée de l’original) et se multiplient de manière autonome (bien qu’aidés par la cellule hôte). protéines). Il est publié dans Nature l’induction expérimentale de l’endosymbiose entre une bactérie Mycétohabitans rhizoxinica et un champignon filamenteux Rhizopus microsporus. Cette bactérie est mutualiste avec certaines souches de ce champignon, mais pas avec toutes ; Grâce à cette compatibilité initiale, les bactéries ont été injectées dans ces dernières, réalisant ainsi une endosymbiose réussie qui permet d’étudier leurs premières étapes évolutives. Lorsqu’une bactérie telle que Escherichia coli Dans les souches du champignon, on observe une croissance initiale des deux (champignon et bactérie) ; Cependant, une réaction de défense fongique se produit qui piège la bactérie et empêche sa transmission aux spores qui donneront naissance à la prochaine génération du champignon. Mais lors de l’injection M. rhizoxinicacertaines bactéries parviennent à passer dans les spores et sont transférées à la progéniture. Cette endosymbiose induite se maintient pendant des générations et améliore la condition biologique (le nombre de spores viables). De plus, la bactérie coopère avec le champignon dans la production de certaines molécules qui améliorent sa capacité à se nourrir et à se défendre ; l’endosymbiote améliore la capacité métabolique de l’hôte.

Ce qui ressort des expériences est la nécessité d’une compatibilité initiale entre la bactérie et le champignon. Les endosymbiontes doivent être capables d’acquérir tous les nutriments dont ils ont besoin pour se développer dans le cytoplasme de l’hôte et, en même temps, échapper ou combattre sa réponse immunitaire à leur encontre. Le suivi de l’évolution adaptative entre bactéries et champignons en laboratoire permettra d’identifier les fonctions nécessaires au succès à long terme de l’endosymbiose. Mais le nouvel article de Nature Il est publié sans avoir révélé ces mécanismes moléculaires. Seul un nouveau modèle biologique est proposé pour l’étude expérimentale de l’initiation de l’endosymbiose dans l’espoir que de futures études permettront leur découverte ; Cela ne signifie pas que les auteurs du nouvel ouvrage ont dû faire face à un grand nombre d’obstacles techniques. Ils ont utilisé la microscopie à force dynamique des fluides (FluidFM, ou Microscopie à force fluidique), une variante de la microscopie à force atomique, pour injecter les bactéries dans les cellules fongiques (jusqu’à présent, une injection aussi réussie n’était pas possible). La double pointe de la sonde a une ouverture comprise entre 0,5 et 1,0 µm, permettant d’atteindre une pression d’injection allant jusqu’à 6,5 bars ; Grâce à cela, entre 1 et 30 bactéries sont introduites à chaque injection. Les bactéries injectées sont marquées par fluorescence afin que leur mouvement puisse être observé en temps réel par microscopie confocale.

Il manque dans cet article une analyse transcriptomique et protéomique qui révèle les mécanismes moléculaires à l’origine du succès de l’endosymbiose. Je suppose que ce ne sera pas du tout facile et que les études futures pourront le révéler (souvent ceux d’entre nous qui ignorent les difficultés techniques du développement d’un modèle biologique ratent des résultats qui pourraient coûter plus de cinq ans de recherche). L’article est de Gabriel H. Giger, Chantal Ernst,…, Julia A. Vorholt, « Inducing Novel endosymbioses by implantingbacterial in fungi », Nature 635 : 415-422 (02 octobre 2024), doi : https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x. L’article comprend 6 vidéos supplémentaires qui illustrent différentes phases du processus expérimental.