Exiguobacterium sargassi sp. nov., a novel seaweed-associated bacterium isolated from Sargassum henslowianum with a glycoside-hydrolase-enriched CAZyme repertoire
Cette étude propose la nouvelle espèce *Exiguobacterium sargassi* sp. nov., une bactérie enrichie en glycoside-hydrolase isolée de l'algue *Sargassum henslowianum* au Vietnam, sur la base de preuves phénotypiques, chimiotaxonomiques et génomiques complètes la distinguant de son parent le plus proche, *E. qingdaonense*.
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L'océan est une vaste bibliothèque de possibilités chimiques, et nulle part cela n'est plus évident que sur la surface des algues. Les algues brunes, ces grandes plantes coriaces qui dérivent dans les eaux côtières, sont riches en sucres complexes qui forment leur structure et stockent leur énergie. Pour un humain, ces sucres ne sont qu'une partie d'une plante, mais pour le monde microscopique, ils constituent un festin. Les bactéries qui vivent sur ou à l'intérieur de ces plantes ont évolué pour produire des outils spécialisés, essentiellement des ciseaux moléculaires, capables de découper ces chaînes de sucres robustes en morceaux plus petits et comestibles. Les scientifiques s'intéressent depuis longtemps à la recherche de ces bactéries car les enzymes qu'elles utilisent pourraient nous aider à décomposer les déchets végétaux en produits utiles, ou à créer de nouveaux médicaments. Cependant, l'océan est rempli de vie encore non découverte, et beaucoup de ces aides microscopiques restent cachées à la vue de tous, attendant d'être trouvées dans les tissus des plantes qu'elles habitent.
Dans une étude récente, des chercheurs se sont donné pour mission d'explorer le monde microbien caché à l'intérieur d'un type spécifique d'algue brune appelée Sargassum henslowianum, collectée au large des côtes de la province de Quang Ngai, au Vietnam. Ils cherchaient des bactéries vivant profondément dans le tissu de la plante, loin de la surface où d'autres microbes ne feraient que passer. Après avoir soigneusement nettoyé l'algue pour éliminer tout contaminant de surface, ils ont broyé le tissu interne et recherché des bactéries capables de croître sur une source de nourriture spéciale composée des propres sucres de l'algue. À partir de ce processus, ils ont isolé une culture pure de la bactérie qu'ils ont nommée la souche RM11T. Ce minuscule organisme s'est avéré être quelque chose d'entièrement nouveau pour la science, une espèce jusqu'alors inconnue appartenant à un genre de bactéries connu pour sa capacité à survivre dans des environnements extrêmes, des sources chaudes aux sols gelés.
Les chercheurs ont soumis cette nouvelle bactérie à une série rigoureuse de tests pour comprendre exactement ce qu'elle était. Ils ont observé comment elle se déplaçait, ce qu'elle mangeait et comment elle réagissait à différentes températures et niveaux de sel. Ils ont découvert que la bactérie est une petite cellule en forme de bâtonnet qui peut nager grâce à de minuscules queues semblables à des cils tout autour de son corps. Elle est flexible dans sa respiration, capable de survivre avec ou sans oxygène, et elle prospère dans une large gamme de conditions, croissant à des températures allant de 10 à 45 degrés Celsius et dans des concentrations de sel qui tueraient de nombreux autres organismes. En examinant sa composition chimique, ils ont trouvé une empreinte digitale unique d'acides gras et de lipides qui la distinguait de ses parents les plus proches. Plus important encore, ils ont séquencé l'intégralité de son code génétique, le manuel d'instructions complet pour construire la bactérie. Cette analyse génétique a confirmé que, bien que la nouvelle bactérie soit étroitement liée à des espèces connues, elle est suffisamment distincte pour être classée comme une nouvelle espèce, que l'équipe a nommée Exiguobacterium sargassi.
Le plan génétique d'Exiguobacterium sargassi a révélé une histoire surprenante sur la façon dont elle survit à l'intérieur de l'algue. La bactérie est équipée d'une vaste collection de gènes dédiés à la décomposition des glucides, le terme scientifique pour les sucres et les amidons. Plus précisément, elle possède une riche panoplie d'enzymes conçues pour découper les alpha-glucanes et les bêta-glucanes, qui sont des types de chaînes de sucres présents dans les tissus de réserve de l'algue. Les chercheurs ont découvert que cette bactérie est particulièrement douée pour cibler ces sucres spécifiques, possédant un grand nombre d'enzymes appartenant à une famille connue sous le nom de GH13, célèbre pour décomposer les matières de type amidon. Elle porte également une enzyme candidate capable de découper les bêta-glucanes, un autre sucre courant dans la plante. Cependant, l'étude a également révélé ce que cette bactérie ne peut pas faire. Malgré l'isolement sur un milieu contenant de l'alginate, un sucre structurel majeur de l'algue brune, le génome de la bactérie manque des gènes spécifiques nécessaires pour décomposer l'alginate ou la cellulose, les fibres robustes qui constituent les parois cellulaires des plantes. Cela suggère qu'Exiguobacterium sargassi ne mange pas le squelette structurel de l'algue ; elle se nourrit probablement des sucres plus tendres stockés à l'intérieur des cellules végétales, vivant comme un invité spécialisé plutôt que comme un envahisseur destructeur.
La découverte d'Exiguobacterium sargassi ajoute une nouvelle pièce au puzzle de la biodiversité marine, montrant que même les environnements bien étudiés comme les herbiers d'algues abritent des formes de vie uniques dotées de compétences métaboliques spécialisées. Les chercheurs ont noté que cette bactérie porte également des gènes qui l'aident à gérer les métaux lourds et le stress oxydatif, des traits qui seraient utiles dans les conditions fluctuantes de l'océan. Bien que l'étude n'ait pas testé les enzymes de la bactérie dans un cadre industriel, l'identification de sa panoplie génétique spécifique fournit une cible claire pour des recherches futures. Les scientifiques peuvent désormais étudier ces gènes spécifiques pour comprendre comment cette bactérie accède à sa source de nourriture et potentiellement exploiter ses enzymes uniques pour des applications industrielles. Cette découverte souligne que les habitants microscopiques de l'océan sont bien plus diversifiés et spécialisés qu'on ne le pensait, offrant un réservoir d'outils biologiques qui commencent à peine à être compris.
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