Les biofilms, tout un monde à découvrir ?

“La grandeur a besoin de mystère. On admire mal ce qu’on connaît bien.” – Charles DE GAULLE

Les biofilms sont des communautés de microorganismes en contact avec une surface. C’est un mode de vie différent de la vie libre dans l’eau. On en voit souvent sur les pierres dans les rivières, car ils forment une couche marron et un peu glissante. Ils sont un sujet d’étude clé dans plusieurs domaines, car on les retrouve sur la plaque dentaire, ou sur les bateaux. Les biofilms se forment dans les minutes suivant l’immersion de la surface. Des bactéries, puis des micro-algues se déposent et se fixent sur le support. Ces microorganismes sont importants pour la santé des écosystèmes marins, car ils participent au transport de molécules au travers des grands réservoirs de la Terre (atmosphère, géosphère, hydrosphère).

Nous savons que les biofilms se forment à partir des microorganismes déjà présents dans le milieu, et qui se fixent à sa surface. Mais en milieu marin, des études ont montré que les organismes qui composent majoritairement le biofilm sont différents de celles qui évoluent dans l’eau environnante (1).

Weipeng ZHANG, un chercheur chinois,(2) et son équipe ont voulu identifier une grande quantité d’organismes présents sur des biofilms marins, afin de mieux comprendre les espèces qui les composent.

Pour cela, iels ont utilisé des données du projet Tara Ocean (3) afin de comprendre la biodiversité océanique mondiale. C’est une fondation française qui a pour but de développer la recherche dans les océans, et mieux comprendre les risques du changement climatique. Zhang et ses collègues ont donc exploité 2,5 terabases (1 base = 1 nucléotide, brique élémentaire de l’ADN) de séquences génétiques issues de Tara Ocean et provenant des océans Atlantique, Indien et Pacifique. Grâce à ces données, l’équipe a réussi à identifier plus de 7000 nouvelles espèces dans les biofilms ; augmentant de plus de 20% la diversité microbienne connue dans les océans !

Au vu de ces résultats, on pourrait se demander pourquoi il y a une telle différence entre les organismes relativement connus vivant librement dans l’eau, et les biofilms ?

Ils semblent cacher des milliers d’espèces restant à découvrir alors que ces derniers se forment à partir de ce qu’il y a déjà dans la mer. En réalité, le fait de s’associer à une surface, comme le font les microorganismes dans les biofilms, offre de nombreux avantages. En se fixant, les bactéries produisent des molécules qui vont former comme une couche de protection autour d’elles et piéger les nutriments. Cela leur permet également de se protéger contre des prédateurs qui voudraient en faire leur repas, ou contre les rayons UV qui pénètrent même dans l’eau. Le fait que diverses espèces se mélangent leur permet également d’interagir les unes avec les autres et de tirer profit de leurs voisines. Certaines espèces vont donc plus facilement s’adapter à ce type de mode de vie. Elles sont souvent assez rares dans l’eau, mais se développent beaucoup mieux dans les biofilms marins. C’est pourquoi on retrouve une telle différence dans la composition en espèces des deux milieux.

Les résultats obtenus tendent vers un principe en écologie microbienne qui dit « everything is everywhere, but the environment selects » (4) (tout est partout mais l’environnement sélectionne).

Cette phrase signifie que les organismes sont globalement distribués partout, mais qu’ils seront plus ou moins présents selon l’environnement. Tout ceci nous montre que nous sommes loin d’avoir tout compris sur les microorganismes, petits mais si diversifiés ; et qu’il nous reste encore beaucoup de choses à découvrir sur ce mode de vie si particulier qu’est le biofilm.