Comprendre les stratégies génétiques des bactéries SAR11, les plus abondantes de l'océan, est crucial pour maintenir l'équilibre écologique et s'adapter au changement climatique.
Des chercheurs de l'Université Miguel Hernández d'Elche (UMH) ont découvert la base génomique du succès évolutif des bactéries marines SAR11. L'étude, publiée dans Microbiome, révèle que ces bactéries combinent un « noyau génétique » partagé avec de petits îlots génomiques, chacun abritant un seul « gène flexible ». Cela permet à la population de réagir dynamiquement aux changements environnementaux.
Le microbiome marin est vital pour soutenir les écosystèmes et stimuler les cycles biogéochimiques mondiaux. SAR11, un clade (groupe) de bactéries libres, domine les eaux de surface de l'océan, représentant 20 à 40 % de toutes les cellules procaryotes (cellules sans noyau).
Selon Mario López Pérez, chercheur à l'UMH, les limitations dans la récupération de la pleine richesse génétique des populations naturelles ont entravé la compréhension de l'évolution microbienne. Le groupe de génomique et d'évolution microbienne de l'UMH a combiné la génomique unicellulaire et la métagénomique à longue lecture pour reconstruire la diversité génétique de SAR11 dans la mer Méditerranée.
L'étude a révélé que les bactéries SAR11 partagent un noyau génétique presque identique, représentant 81 % de leur génome. La partie restante, le « génome flexible », est concentrée dans de petites régions, souvent avec un seul gène.
Carmen Molina Pardines, doctorante à l'UMH, explique que ces petites variations se trouvent toujours au même endroit et contiennent des gènes ayant des fonctions similaires, mais dans des versions différentes. Ce modèle génomique favorise la coexistence de plusieurs souches et minimise la concurrence directe.
Cette structure crée des populations polyclonales, ou des groupes de multiples variantes génétiques coexistant dans le même environnement. Cela préserve les gènes essentiels et maintient la redondance fonctionnelle, sauvegardant ainsi un vaste réservoir génétique. Cela permet à la population de s'adapter rapidement aux pressions environnementales.
José M. Haro Moreno, chercheur à l'UMH, note que ces résultats offrent un aperçu des stratégies qui expliquent le succès écologique de SAR11 dans les environnements marins pauvres en nutriments. L'étude démontre également que la métagénomique de troisième génération surmonte les limitations techniques dans l'étude de ces micro-organismes.
Cette recherche positionne l'UMH comme un leader dans la recherche sur l'évolution du microbiome marin. Comprendre les stratégies génomiques de SAR11 peut nous aider à mieux comprendre et protéger nos océans.