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Posté par Adrien le Vendredi 05/01/2018 à 00:00
La drosophile cultive la symbiose avec ses amis bactériens qui le lui rendent bien
Les relations symbiotiques entre animaux et bactéries sont classiquement étudiées sous l'angle des bénéfices physiologiques apportés par les bactéries intestinales à leur hôte. Une étude publiée, publiée le 26 décembre 2017 dans Cell Metabolism par l'équipe de François Leulier à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) de Génomique Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) de Lyon, utilisant le modèle expérimental de symbiose (La symbiose est une association intime et durable entre deux organismes hétérospécifiques (espèces différentes), parfois plus. Les organismes sont qualifiés de...) entre la drosophile et sa bactérie commensale Lactobacillus plantarum, met en évidence un élégant mécanisme par lequel la drosophile favorise le maintien de cette association hôte/bactérie dans la durée. Cette symbiose est un prototype de mutualisme nutritionnel dont les mécanismes pourraient être conservés chez les organismes plus complexes.


Figure: La symbiose entre la drosophile et sa bactérie commensale Lactobacillus plantarum, un modèle de mutualisme nutritionnel facultatif.
© Gilles Storelli, François Leulier

Notre compréhension des symbioses entre les animaux et leurs bactéries commensales a connu un vrai bouleversement ces dernières années, notamment grâce à la caractérisation des facteurs bactériens influençant la physiologie animale. Mais, alors que le dogme veut seulement que la bactérie symbiotique bénéficie « du gîte et du couvert », les bénéfices qu'elle en retire sont rarement évalués. En d'autres termes, si la bactérie bénéficie à son partenaire animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances...), en tire-t-elle un avantage concret ?

L'équipe de François Leulier utilise l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action...) entre la drosophile et sa bactérie commensale Lactobacillus plantarum comme modèle expérimental de symbiose fonctionnelle et avait précédemment démontré que la présence de ce lactobacille maximise la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu extérieur des aliments (eau, molécules organiques et...) des protéines ingérées dans l'intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à l'anus. Chez les humains et la plupart des mammifères, il est divisé en deux parties appelées l'intestin grêle et le...) de la larve (La larve est le premier stade de développement de l'individu après l'éclosion de l'œuf ou la naissance chez un grand nombre d'espèces animales, ayant un développement...) de drosophile, lui permettant de croître plus rapidement dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...) de sous-nutrition chronique. Utilisant ce modèle, les chercheurs ont maintenant voulu définir si cette symbiose fonctionnelle est bien un cas de mutualisme, à savoir une interaction mutuellement bénéfique et, si oui, comment le bénéfice se matérialise pour la bactérie.

Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), il fallait définir si la bactérie bénéficiait d'une « niche », et résidait au long terme dans l'intestin. Les résultats démontrent que les bactéries transitent avec le bol alimentaire, et 90% d'entre elles sont inactivées dans une zone de l'intestin de la drosophile analogue à l'estomac (L’estomac (en grec ancien στόμαχος) est la portion du tube digestif en forme de poche, située entre l’œsophage et...). Seules 10% des bactéries initialement ingérées sont excrétés vivantes, une quantité toutefois suffisante pour repeupler l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) nutritionnel des larves et ainsi maintenir cette symbiose dans la durée par constante ré-ingestion. Pour évaluer les conséquences, dans la durée, de cette élimination de 90% de la population bactérienne, les chercheurs ont suivi la prolifération du lactobacille dans le milieu lorsqu'il est inoculé seul ou en présence de larves. Inoculé seul, la population de lactobacille prolifère pendant deux à trois jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) avant que son titre ne s'effondre brutalement. Différentes expériences, dont une analyse métabolomique du substrat, indiquent que cette chute est due à l'épuisement des ressources nutritives du milieu. Co-inoculé avec des larves, le lactobacille connaît aussi une courte phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de prolifération, mais de façon surprenante son titre reste constant sur une douzaine de jours au lieu de s'effondrer. La symbiose avec la larve de drosophile a donc finalement un impact globalement positif sur la persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La Persistance de la mémoire (1931) en médecine : la persistance du...) du lactobacille et lui permet de surmonter l'épuisement des ressources nutritives du milieu, et ce en dépit de la forte baisse du titre du lactobacille lors de son transit dans l'intestin.

Comment la larve de drosophile favorise-t-elle la persistance de sa bactérie commensale ? Il se trouve que les larves excrètent dans le milieu des composés favorisant la persistance bactérienne. La co-inoculation du lactobacille avec des excrétats intestinaux de larves favorise sa persistance, validant l'existence de «facteurs de maintenance» secrétés par l'intestin de la drosophile. L'analyse métabolomique de ces excrétats a permis l'identification de 116 composés, potentiels candidats «facteurs de maintenance». Les chercheurs ont testé l'aptitude d'une vingtaine de ces composés à promouvoir la persistance bactérienne en les ajoutant individuellement aux substrats nutritifs. Parmi les composés testés, la N-acétylglucosamine seule favorise la persistance bactérienne, mais à des concentrations bien supérieures à celles trouvées dans l'excrétat des larves. Ainsi, l'effet de l'excrétat larvaire pourrait s'expliquer par l'action d'un bouquet de facteurs de maintenance, parmi lesquels la N-acétylglucosamine, qui agiraient en synergie pour promouvoir la persistance des bactéries symbiotiques.

La symbiose entre la drosophile et le lactobacille s'avère donc être un prototype de mutualisme nutritionnel, les deux partenaires bénéficiant de leur association, la drosophile par l'optimisation de sa digestion grâce à l'action du commensal et le commensal par l'action de ces composé sécrétés par la larve assurant leur meilleure persistance dans la niche nutritionnelle. Si un tel mécanisme est conservé chez les organismes plus complexes notamment chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon, tandis...), cela pose la question de la manière dont nous « cultivons » notre microbiote (Le microbiote est une nouvelle dénomination de la microflore.), essentiel à notre bien-être et notre bonne santé.

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Source: CNRS-INSB
 
Mercredi 17 Janvier 2018 à 00:00:04 - Vie et Terre - 0 commentaire
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