Des chercheurs résolvent le mystère vieux de 2 000 ans du ver de mer destructeur

Ils ont tourmenté les anciennes marines grecques, contribué au naufrage de Christophe Colomb, contribué au naufrage de l'Armada espagnole et provoqué l'effondrement des quais de la baie de San Francisco dans la mer, mais jusqu'à présent, les scientifiques ont été incapables de déterminer exactement comment les vers de navire, une famille de les mollusques sont capables de causer de tels dégâts.

Une équipe de chercheurs, dirigée conjointement par l'Université du Massachusetts Amherst et l'Université de Plymouth, ainsi que des collaborateurs de l'Université du Maine et de l'UMass Chan Medical School, ont découvert qu'une population de microbes symbiotiques, vivant dans un sous-organe négligé de l'intestin, appelé « typhlosole », a la capacité de sécréter les enzymes nécessaires à la digestion de la lignine, la partie la plus résistante du bois.

“Les vers marins sont des animaux très importants”, déclare Reuben Shipway, co-auteur de la recherche publiée récemment dans Biodétérioration et biodégradation internationales et qui a initié ce travail dans le cadre de sa bourse postdoctorale à l'UMass Amherst.

“On les trouve dans tous les océans du monde et non seulement ils ont changé l'histoire, mais ils sont également des ingénieurs des écosystèmes et jouent un rôle fondamental dans le cycle du carbone dans les environnements aquatiques. Il est incroyable que nous n'ayons pas pleinement compris comment ils font cela. “

Le bois est une substance miraculeuse : flexible et résistante, sa cellulose filandreuse mais nutritive peut constituer un excellent repas, mais uniquement pour les êtres vivants capables de la digérer et également de traverser la couche de lignine, une substance résistante semblable à une armure qui entoure le bois. de la cellulose comme un emballage induisant « wrap rage » autour de votre friandise préférée. Les microbiologistes savent depuis longtemps que les animaux capables de digérer la lignine, comme les termites, hébergent dans leurs intestins des colonies symbiotiques spécialisées de microbes qui effectuent le travail de décomposition de la lignine à leur place.

“Mais”, explique l'auteur principal Barry Goodell, professeur de microbiologie récemment retraité à l'UMass Amherst et professeur émérite à l'Université du Maine, “on a longtemps pensé que le tube digestif du ver de mer était pratiquement stérile.”

Comment alors les vers de navire font-ils ce qu’ils font ?

Goodell et Shipway ont passé la majeure partie de la dernière décennie à tenter de répondre à cette question, en testant diverses hypothèses innovantes, dont aucune n'a révélé le secret des vers de navire.

“Nous avons décidé d'examiner à nouveau très attentivement l'intestin du ver de mer”, explique Goodell, “au cas où les chercheurs des cent dernières années auraient manqué quelque chose”.

En effet, cela semble être le cas.

Il s'avère que les vers de navire possèdent un curieux sous-organe, appelé typhlosole – “qui ressemble à la moustache de Salvador Dali à l'envers”, explique Shipway – qui est intégré dans le tube digestif du mollusque.

Des chercheurs précédents avaient pensé qu'il servait de structure de mélange, mais, lorsque Goodell et Shipway ont effectué un travail de culture précis, ils ont ensuite fait appel aux installations du Argonne National Lab pour l'analyse métagénomique ainsi qu'à la technique avancée de microscopie à sonde génétique du laboratoire national d'Argonne. UMass Amherst Institute for Applied Life Sciences, ils ont découvert ce que des générations de chercheurs avaient négligé : des amas cachés de symbiotes bactériens capables de produire des enzymes digérant la lignine.

Non seulement cette recherche aide à résoudre un mystère de longue date, mais les résultats pourraient également avoir d’importantes applications pratiques. Les entreprises de biotechnologie recherchent de nouvelles enzymes capables de digérer les substrats récalcitrants plus efficacement que ne le permettent les processus bio-industriels actuels, et de nouvelles sources d'enzymes capables d'ouvrir la structure des résidus de biomasse sont très importantes pour développer ce domaine. En outre, les précédents symbiotes des vers de navire se sont révélés être un trésor de produits naturels, tels que de nouveaux antibiotiques antiparasitaires, susceptibles d'avoir des impacts significatifs sur la santé humaine.

Sur le front du changement climatique, des recherches comme celle-ci peuvent aider à affiner les modèles prédisant l’impact du CO₂ et d'autres gaz à effet de serre sont rejetés dans l'environnement, d'autant plus que de grandes quantités de débris ligneux présents sur terre se retrouvent dans l'océan, où une grande partie passe par l'intestin du ver de navire.

Enfin, d'autres espèces animales, notamment d'autres mollusques, le ver de terre commun et même les stades têtards des grenouilles, possèdent également un typhlosole qui n'a pas été étudié de manière approfondie auparavant. Si des symbiotes similaires à ceux des vers de navire étaient découverts chez ces animaux, cela pourrait changer notre compréhension de la façon dont ces animaux se frayent également un chemin dans le monde.

“C'est très satisfaisant”, déclare Goodell à propos de la recherche. “Nous essayons de percer ce mystère depuis des années et nous avons finalement découvert le secret caché du symbiote bactérien du ver de navire.”