spécificité de la prédation des bactéries par des protistes

SPÉCIFICITÉ DE LA PRÉDATION DES
BACTÉRIES PAR DES PROTISTES
Superviseurs : Pilar Junier & Enrique Lara
François Schindelholz – Janvier 2012
Source : photos internet
Introduction I
• Les microorganismes gouvernent la majeure partie des
cycles biogéochimiques sur Terre
• Bactéries et champignons sont les premiers décomposeurs de la
matière organique
• Les protistes hétérotrophes et les bactériophages (virus) sont les
premières causes de mortalité bactérienne (Brussow, 2007)
• Rôle essentiel des protistes dans la reminéralisation des nutriments
Introduction II
• Microbial loop (Azam et al., 1983; Clarholm, 1994)
Kirchman, 2009
• Réseau trophique microbien bien étudié dans les
systèmes marins, mais peu dans les écosystèmes du sol
Introduction III
• Défenses bactériennes
• Réduction de taille
• Mobilité
• Synthèse de toxines
• Communication
• Formation d’exopolymères
• Morphologie
(Pernthaler, 2005)
Introduction III
• Défenses bactériennes
• Réduction de taille
• Mobilité
• Synthèse de toxines
• Communication
• Formation d’exopolymères
• Morphologie
• Structure de la paroi cellulaire
(Pernthaler, 2005)
Structures membranaires
• Gram positive
(Gram+)
(Madigan, 2009)
• Gram négative
(Gram-)
(Madigan, 2009)
Questions
• Les protistes sont-ils capables de digérer des
bactéries à paroi de type Gram+?
• Si oui, le peuvent-ils tous?
• Certains protistes se sont-ils adaptés au cours de
l’évolution pour se nourrir de bactéries Gram+?
(spécialistes)
Hypothèses
1. Les bactéries Gram+ sont consommées par les
protistes hétérotrophes
2. Certain(s) protistes sont spécialisés dans la prédation
des bactéries Gram+
Matériel & méthodes I
• Souches bactériennes utilisées :
• Gram positives :
• Bacillus subtilis
• Firmicutes, gram-positive, sporulante
• Streptococcus faecalis
• Firmicutes, gram-positive
• Arthrobacter globiformis
• Actinobacteria, gram-positive
• Gram négatives :
• Pseudomonas putida
• Proteobacteria, gram-négative, non-sporulante, (GFP tagged)
Source : internet
• Escherichia coli
• Proteobacteria, gram-negative, non-sporulante
• Toutes les souches proviennent de la bactériothèque du LAMUN
Matériel & méthodes II
• Souches utilisées
• Protistes :
• Flagellés :
• Allantion sp.
• Flagellé (Rhizaria: Cercozoa)
• Andalucia godoyi
• Bi-flagellé (Excavata: Jakobida)
• Amibes :
• Acanthamoeba sp.
• Amibe (Amoebozoa: Centramoebida)
• Allovalkampfia sp.
• Amibe éruptive (Excavata: Heterolobosea)
Barre noire = 10µm
• Toutes les souches proviennent de l’UNINE
Source :
internet et privé
Dynamique des populations de protistes
du sol (Anderson, 2010)
• Kyste : forme de résistance chez les protistes
• Due à :
• Quorum sensing
• Milieu défavorable
Kystes d’Allovalkampfia
Kystes d’Allantion
Barre noire = 10µm
Source : privé
Expérience I: dynamique de populations
en milieu liquide
Culture des différentes souches de protistes en milieu
liquide sur les différentes souches bactériennes
Observation d’une dynamique de croissance chez les
protistes par photo-comptage
Dynamique de population bactérienne observée par CFU
 Triplicats pour chaque expérience
Préférence pour GramMaximum à 114’360 individus par puits
Allantion se nourrissant de :
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
6.00E+06
P. putida
Nombre de protistes/kystes par puits
Nombre de protistes/jkystes par puits
B. subtilis
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
120000
100000
80000
Actifs
60000
Kystes
40000
20000
0
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
2.50E+08
5.00E+06
2.00E+08
4.00E+06
1.50E+08
3.00E+06
CFU
1.00E+08
2.00E+06
5.00E+07
1.00E+06
0.00E+00
0.00E+00
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
Préférence pour Gram+
Andalucia godoyi se nourrissant de :
140000
P. putida
Nombre de protistes/kystes par puits
Nombre de protistes/jkystes par puits
B. subtilis
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
9.00E+07
8.00E+07
7.00E+07
6.00E+07
5.00E+07
4.00E+07
3.00E+07
2.00E+07
1.00E+07
0.00E+00
140000
120000
100000
80000
Actifs
60000
Kystes
40000
20000
0
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
4.50E+08
4.00E+08
3.50E+08
3.00E+08
2.50E+08
2.00E+08
1.50E+08
1.00E+08
5.00E+07
0.00E+00
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
CFU
J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
Préférence pour Gram+: spécialiste!
Acanthamoeba se nourrissant de :
P. putida
12000
Nombre de protistes/kystes par puits
Nombre de protistes/jkystes par puits
B. subtilis
10000
8000
6000
4000
2000
0
12000
10000
8000
Kystes
4000
2000
0
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
2.50E+08
Actifs
6000
2.50E+08
2.00E+08
2.00E+08
1.50E+08
1.50E+08
1.00E+08
1.00E+08
CFU
5.00E+07
5.00E+07
0.00E+00
0.00E+00
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
J-3
J-4
J-5
J-6
J-7
J-8
J-9
J-10
Toxine bactérienne?
Allovalkampfia se nourrissant de :
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
1.60E+08
P. putida
Nombre de protistes/kystes par puits
Nombre de protistes/jkystes par puits
B. subtilis
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
1.40E+08
30000
25000
20000
Actifs
15000
Kystes
10000
5000
0
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
3.00E+08
2.50E+08
1.20E+08
2.00E+08
1.00E+08
8.00E+07
1.50E+08
6.00E+07
CFU
1.00E+08
4.00E+07
2.00E+07
5.00E+07
0.00E+00
J-1 J-2 J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
0.00E+00
J-3 J-4 J-5 J-6 J-7 J-8 J-9 J-10
Prochaines expériences
• Endospores: sont-elles consommées?
• Isolation d’autres protistes spécialistes: Chili et Léman
• Prédation spécifique de bactéries par des protistes: SIP
• Préférences alimentaires
Merci pour votre attention
Remerciements à :
• Toute l’équipe du LAMUN (laboratoire de microbiologie de
l’université de Neuchâtel)
• Mes deux superviseurs (Enrique Lara et Pilar Junier)
Bibliographie
• Azam, F., Fenchel, T., Field, J. G., Gray, J. S., Meyerreil, L. A. & Thingstad, F.
(1983). THE ECOLOGICAL ROLE OF WATER-COLUMN MICROBES IN THE
SEA. Mar Ecol-Prog Ser 10, 257-263.
• Brussow, H. (2007). Bacteria between protists and phages: from antipredation
strategies to the evolution of pathogenicity. Mol Microbiol 65, 583-589.
• Clarholm, M. (1994). The microbial Loop in soil. Chichester: John Wiley & Sons
Ltd.
• Kirchman, D. L., X. A. G. Moran, and H. Ducklow. (2009). Microbial growth in the
polar oceans - role of temperature and potential impact of climate change. Nat.
Rev. Microbiol. 7:451-459.
• Lara, E., C., Antonis. (2006). The Deepest Branch Within Jakobids (Jakobida;
Excavata), Based on Morphological and Molecular Study of a New Flagellate from
Soil. Journal of Eukaryotic Microbiology 53, issue 2, 112-120
• Madigan, M. T. & Brock, T. D. Brock biology of microorganisms.
(Pearson/Benjamin Cummings, 2009).
Expérience II: préférences alimentaires
• Multi-tests plusieurs bactéries pour un type de protiste
• Boite de Pétri avec une espèce
de protiste au centre
• 5 zones avec les différentes
bactéries
• Déplacement du protiste?
Expérience III: isolation de protistes
spécialisés en Gram+
• Echantillons environnementaux naturellement riches en
Gram+ provenant du lac Léman et du Chili
• Incubation de ces derniers avec inoculations régulières de
Gram+ (B. subtilis) vivants
 Protistes spécialisé en Gram positives favorisés
Isolation de ces derniers par dilution en série