Un groupe de chimistes, de microbiologistes et d’écologistes a développé une sonde moléculaire (une molécule conçue pour détecter, par exemple, les protéines ou l’ADN à l’intérieur d’un organisme) qui brille lorsqu’un sucre est décomposé. Écrire dans le journal Jackles chercheurs décrivent comment cette innovation permet d’observer la compétition microscopique entre les algues et les microbes qui consomment leurs sucres dans l’océan.
« Les sucres sont omniprésents dans les écosystèmes marins, mais on ne sait toujours pas si ni comment les microbes peuvent tous les dégrader », déclare Jan-Hendrik Hehemann de l’Institut Max Planck de microbiologie marine et du MARUM – Centre des sciences de l’environnement marin, tous deux situés à Brême. « La nouvelle sonde nous permet de voir cela se produire en direct », ajoute Peter Seeberger de l’Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces.
Les sucres et le carbone des océans
Les algues absorbent le dioxyde de carbone et le transforment en oxygène et en matière organique, les sucres jouant un rôle central dans ce processus. Pourtant, tous les sucres ne sont pas faciles à digérer pour les microbes. Certains sont si complexes que seuls quelques micro-organismes peuvent les décomposer. Lorsque ces sucres coriaces résistent à la décomposition, le carbone qu’ils contiennent coule vers le fond marin, où il peut rester piégé pendant des siècles jusqu’à ce que les enzymes appropriées apparaissent. Déterminer quels microbes peuvent digérer des sucres spécifiques constitue depuis longtemps un défi pour les scientifiques, en particulier dans divers écosystèmes océaniques.
Regarder les sucres briller
Pour surmonter ce problème, l’équipe a utilisé un assemblage automatisé de glycanes pour créer un sucre étiqueté avec deux colorants fluorescents. Ces colorants interagissent via un processus appelé transfert d’énergie par résonance de Förster (FRET), agissant ensemble comme un interrupteur moléculaire. La sonde reste sombre lorsqu’elle est intacte, mais une fois qu’une enzyme brise la structure du sucre, elle émet de la lumière. Cela permet aux scientifiques de voir exactement où et quand le sucre est dégradé. Les chercheurs ont testé la sonde en suivant le renouvellement de l’α-mannane, un polysaccharide (longue chaîne de sucre) présent dans les proliférations d’algues. Il a fonctionné efficacement dans les tests enzymatiques purifiés, les extraits bactériens, les cultures de cellules vivantes et même les communautés microbiennes complexes.
« Cette recherche est un merveilleux exemple de collaboration interdisciplinaire entre les instituts Max Planck. Avec nos glycanes FRET, nous disposons désormais d’un nouvel outil pour rechercher les interactions phytoplancton-bactérioplancton dans l’océan », déclare Rudolf Amann de l’Institut Max Planck de microbiologie marine.
Révéler les dégradants cachés
En permettant le suivi du renouvellement de l’α-mannane, cette sonde glycane ouvre de nouvelles voies pour étudier le métabolisme microbien sans nécessiter de connaissances génomiques préalables. Les chercheurs peuvent désormais identifier les dégradateurs actifs in situ, cartographier la progression de la dégradation des glycanes dans l’espace et dans le temps et quantifier les taux de renouvellement dans des communautés complexes. Cet outil ouvre la voie à des informations plus approfondies sur le cycle des glycanes dans les écosystèmes, depuis la prolifération d’algues océaniques jusqu’à l’intestin humain. En observant quels microbes sont activés et dans quelles conditions, les scientifiques peuvent relier des activités enzymatiques spécifiques aux processus environnementaux et, à terme, mieux comprendre le flux de carbone dans l’océan.
« Les sucres sont au cœur du cycle du carbone marin », conclut le premier auteur Conor Crawford de l’Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces. « Avec cette sonde FRET, nous pouvons nous demander : qui mange quoi, où et quand ? »
20/10/2025
Les sucres brillants montrent comment les microbes mangent le carbone des océans
Un groupe de chimistes, de microbiologistes et d’écologistes a développé une sonde moléculaire (une molécule conçue pour détecter, par exemple, les protéines ou l’ADN à l’intérieur d’un organisme) qui brille lorsqu’un sucre est décomposé. Écrire dans le journal Jackles chercheurs décrivent comment cette innovation permet d’observer la compétition microscopique entre les algues et les microbes qui consomment leurs sucres dans l’océan.
« Les sucres sont omniprésents dans les écosystèmes marins, mais on ne sait toujours pas si ni comment les microbes peuvent tous les dégrader », déclare Jan-Hendrik Hehemann de l’Institut Max Planck de microbiologie marine et du MARUM – Centre des sciences de l’environnement marin, tous deux situés à Brême. « La nouvelle sonde nous permet de voir cela se produire en direct », ajoute Peter Seeberger de l’Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces.
Les sucres et le carbone des océans
Les algues absorbent le dioxyde de carbone et le transforment en oxygène et en matière organique, les sucres jouant un rôle central dans ce processus. Pourtant, tous les sucres ne sont pas faciles à digérer pour les microbes. Certains sont si complexes que seuls quelques micro-organismes peuvent les décomposer. Lorsque ces sucres coriaces résistent à la décomposition, le carbone qu’ils contiennent coule vers le fond marin, où il peut rester piégé pendant des siècles jusqu’à ce que les enzymes appropriées apparaissent. Déterminer quels microbes peuvent digérer des sucres spécifiques constitue depuis longtemps un défi pour les scientifiques, en particulier dans divers écosystèmes océaniques.
Regarder les sucres briller
Pour surmonter ce problème, l’équipe a utilisé un assemblage automatisé de glycanes pour créer un sucre étiqueté avec deux colorants fluorescents. Ces colorants interagissent via un processus appelé transfert d’énergie par résonance de Förster (FRET), agissant ensemble comme un interrupteur moléculaire. La sonde reste sombre lorsqu’elle est intacte, mais une fois qu’une enzyme brise la structure du sucre, elle émet de la lumière. Cela permet aux scientifiques de voir exactement où et quand le sucre est dégradé. Les chercheurs ont testé la sonde en suivant le renouvellement de l’α-mannane, un polysaccharide (longue chaîne de sucre) présent dans les proliférations d’algues. Il a fonctionné efficacement dans les tests enzymatiques purifiés, les extraits bactériens, les cultures de cellules vivantes et même les communautés microbiennes complexes.
« Cette recherche est un merveilleux exemple de collaboration interdisciplinaire entre les instituts Max Planck. Avec nos glycanes FRET, nous disposons désormais d’un nouvel outil pour rechercher les interactions phytoplancton-bactérioplancton dans l’océan », déclare Rudolf Amann de l’Institut Max Planck de microbiologie marine.
Révéler les dégradants cachés
En permettant le suivi du renouvellement de l’α-mannane, cette sonde glycane ouvre de nouvelles voies pour étudier le métabolisme microbien sans nécessiter de connaissances génomiques préalables. Les chercheurs peuvent désormais identifier les dégradateurs actifs in situ, cartographier la progression de la dégradation des glycanes dans l’espace et dans le temps et quantifier les taux de renouvellement dans des communautés complexes. Cet outil ouvre la voie à des informations plus approfondies sur le cycle des glycanes dans les écosystèmes, depuis la prolifération d’algues océaniques jusqu’à l’intestin humain. En observant quels microbes sont activés et dans quelles conditions, les scientifiques peuvent relier des activités enzymatiques spécifiques aux processus environnementaux et, à terme, mieux comprendre le flux de carbone dans l’océan.
« Les sucres sont au cœur du cycle du carbone marin », conclut le premier auteur Conor Crawford de l’Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces. « Avec cette sonde FRET, nous pouvons nous demander : qui mange quoi, où et quand ? »
Source link
Articles similaires