Des scientifiques ont découvert plusieurs micro-organismes marins qui pourraient être utilisés pour développer de nouveaux antibiotiques et décomposer les plastiques

Au cours des 20 dernières années, les scientifiques ont considérablement augmenté la quantité de génomes microbiens collectés dans l’océan, ce qui peut contribuer à relever des défis majeurs tels que la pénurie d’antibiotiques, les solutions contre la pollution plastique et l’édition du génome. Cependant, il a toujours été difficile d’appliquer les informations sur le génome microbien à la biotechnologie et à la médecine.

Dans une nouvelle étude publiée dans Nature intitulée « Global Marine Microbial Diversity and Its Potential in Bioprospecting », dirigée par le Centre de recherche en génomique BGI en Chine, en collaboration avec l'Université du Shandong, l'Université de Xiamen, l'Université océanique de Chine et l'Université de Copenhague au Danemark, et de l'Université d'East Anglia au Royaume-Uni, les chercheurs ont analysé le génome de près de 43 200 micro-organismes (bactéries, archées) provenant d'échantillons marins et ont découvert une grande diversité dans 138 populations différentes. Ils fournissent de nouvelles informations sur la façon dont la taille du génome évolue, par exemple sur la manière dont les micro-organismes marins équilibrent le système CRISPR Cas (une partie de leur défense immunitaire) avec des gènes de résistance aux antibiotiques. Beaucoup de ces gènes sont activés par les antibiotiques pour aider les micro-organismes à survivre.

Le système CRISPR Cas et les gènes de résistance aux antibiotiques font également partie du système immunitaire bactérien. À l’aide de méthodes informatiques, l’équipe de recherche a découvert un nouveau système CRISPR-Cas9 et 10 peptides antimicrobiens, qui constituent un autre composant important du système immunitaire de différents organismes.

Les antibiotiques, notamment les antibiotiques, les médicaments antiviraux, les médicaments antifongiques et les médicaments antiparasitaires, sont des médicaments utilisés pour prévenir et traiter les infections chez les humains, les animaux et les plantes. Selon l'Organisation mondiale de la santé, la prévalence croissante de la résistance aux médicaments causée par la surutilisation de certains médicaments constitue une menace pour la prévention et le traitement efficaces d'un nombre croissant d'infections, ce qui rend nécessaire la recherche de nouveaux types.

L'équipe de recherche a également découvert trois enzymes capables de décomposer un plastique courant qui pollue l'océan : le polyéthylène téréphtalate (PET), qui constitue un autre problème environnemental et sanitaire majeur. Les expériences en laboratoire ont confirmé les résultats de la recherche en métagénomique marine, indiquant son potentiel pratique.

Thomas Mock, professeur de microbiologie marine à l'École des sciences de l'environnement de l'Université d'East Anglia, a déclaré que « ces travaux portent le domaine de la métagénomique marine à un « nouveau niveau ». Cette étude met en évidence comment le séquençage métagénomique à grande échelle du microbiome marin peut nous aider à comprendre la diversité microbienne marine et ses schémas évolutifs, et à trouver de nouvelles façons d'appliquer ces connaissances à la biotechnologie et à la médecine.

L'océan est l'écosystème le plus vaste et le plus important sur Terre, et les interactions entre les micro-organismes marins et leur environnement constituent la base de processus tels que la fixation du carbone et le cycle des nutriments à l'échelle mondiale. Ces interactions contribuent à l’habitabilité de la Terre. Des facteurs tels que la salinité, les changements de température, la disponibilité de la lumière et les différences de pression de la surface au fond marin, des pôles aux tropiques, créent des pressions de sélection uniques qui affectent l'adaptation et la coévolution des micro-organismes marins.

Sur la base de ces informations, les chercheurs utilisent la bibliothèque de génomes microbiens marins extraite de la métagénomique comme ressource clé pour l’exploitation minière du génome et l’exploration biologique, permettant la découverte de nouveaux outils génétiques et de composés bioactifs.
Ces données couvrent différents environnements marins à travers le monde, des régions polaires aux régions polaires, de la surface de la mer aux fosses les plus profondes. Cette étude améliore considérablement la compréhension du microbiome marin en créant une nouvelle base de données accessible au public, qui comprend environ 24 200 ensembles de gènes au niveau des espèces.

Les chercheurs ont déclaré : « Bien que des études antérieures aient fourni des informations préliminaires sur le rôle des systèmes océaniques dans le maintien de la biodiversité, cette nouvelle étude s'appuie non seulement sur des découvertes antérieures, mais offre également de nouvelles opportunités pour l'exploration et l'utilisation durables de l'océan. En utilisant l’exploration du génome du microbiote marin basée sur l’apprentissage profond, combinée à des expériences biochimiques et biophysiques en laboratoire, l’avancement de ces travaux démontre l’énorme potentiel pour relever des défis mondiaux tels que les pénuries d’antibiotiques et la pollution des océans. L'étude met l'accent sur le rôle essentiel du microbiote marin dans l'amélioration et la promotion du bien-être humain.