De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
Une nouvelle centrale électrique.
L’oxygénation de la Terre a commencé il y a 2,4 milliards d’années, ce qui a permis à la vie eucaryote d’évoluer il y a 1 à 1,9 milliard d’années. La diversification des eucaryotes est due à leur capacité à générer beaucoup d’énergie de la respiration de l’oxygène grâce à leurs mitochondries : la centrale électrique de la cellule.
Selon la théorie endosymbiotique, les mitochondries proviennent de l’assimilation de bactéries en symbiotes, deux organismes vivant étroitement ensemble. Ces mitochondries, comme les autres compartiments liés à la membrane dans la cellule, sont appelées organites.
Cependant, tous les eucaryotes n’ont pas de mitochondries. Certains eucaryotes anaérobies, des organismes qui vivent sans oxygène, génèrent de l’énergie à partir de la fermentation dans des hydrogénosomes, des petites usines d’hydrogène produisant de l’énergie. Certains organismes anaérobies facultatifs peuvent utiliser la respiration anaérobie en utilisant la dénitrification, ce qui signifie qu’ils produisent de l’énergie à partir d’hydrogène ou de nitrates et non d’oxygène.
Dans leur étude, Graf et ses collègues ont étudié le lac de Zoug (en Suisse) à 200 m de profondeur où il n’y a pas d’oxygène. Ils ont trouvé une grande abondance d’eucaryotes unicellulaires mobiles qui sont des anaérobies obligatoires, car il n’y a pas d’oxygène dans leur environnement. Certains de ces organismes semblaient contenir des endosymbiotes mais pas d’hydrogénosomes.
Les auteurs ont séquencé le génome et découvert un nouveau type d’organisme symbiote : Candidatus Azoamicus ciliaticola. Cet organisme a un très petit génome mais est capable de s’auto-répliquer. La majeure partie de son génome est dédiée à la production et à la conversion d’énergie (comme d’autres organites de type mitochondrie), mais aucun gène pour la respiration aérobie n’a été trouvé dans la bactérie ou l’hôte.
Au lieu de cela, l’organisme avait l’ensemble complet de gènes pour la dénitrification respiratoire. La dénitrification respiratoire utilise donc du nitrate ou du nitrite pour alimenter la cellule hôte en énergie, tout comme l’oxygène alimente nos cellules grâce à nos mitochondries. À ce jour, c’est le seul endosymbiote connu à ne posséder que le processus de dénitrification sans avoir également la possibilité d’utiliser la respiration avec l’oxygène comme celle trouvée dans les organismes aérobies facultatifs.
Ce nouveau partenariat nous permet de mieux comprendre la relation symbiotique originale qui a permis aux eucaryotes d’évoluer ainsi que de découvrir différents systèmes énergétiques. Qui sait, peut-être que d’autres centrales électriques existent et il nous reste encore à les découvrir.
Article original: Graf, J.S., Schorn, S., Kitzinger, K. et al. Anaerobic endosymbiont generates energy for ciliate host by denitrification. Nature 591, 445–450 (2021).
Image: https://www.flickr.com/photos/stiefkind/4280496233
Traduit par: Anaïs Biclot
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