Un organite récemment découvert pourrait détenir la clé de la quantité de méthane que les bovins rotent.
L'organite n'appartient pas aux vaches. Il fait partie de protozoaires unicellulaires flous appelés ciliés. Les microbes vivent dans le rumen des bovins, le premier estomac des animaux ruminants, où l'herbe et d'autres plantes sont fermentées et décomposées. Le nouvel organite s’appelle un hydrogénocorps. Il produit de l'hydrogène, qui stimule ensuite d'autres microbes présents dans le rumen pour produire du méthane, un gaz à effet de serre, rapportent des chercheurs le 30 avril dans Science.
Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouvelles façons de contrôler les émissions de méthane provenant des animaux ruminants tels que les bovins, les moutons, les chèvres et les cerfs. Ces ruminants représentent environ 30 pour cent du méthane produit par l’agriculture.
Les ciliés représentent environ un quart des microbes qui vivent dans le rumen mais n'ont pas été beaucoup étudiés, explique Ivan Čepička, protistologue à l'Université Charles de Prague qui n'a pas participé à l'étude.
Des chercheurs chinois ont désormais comblé une partie de ce manque de connaissances en cataloguant l'ADN des ciliés vivant dans le rumen des bovins et d'autres ruminants. Ils ont trouvé 65 espèces de ciliés, dont 45 n’avaient jamais fait l’objet d’un examen ADN. Ces espèces se répartissaient en grands groupes : Vestibuliferida, Entodiniomorphida et une autre famille non classée. Les espèces Vestibuliferida ressemblent à des boules de Koosh car elles sont couvertes de cils, tandis que les Entodiniomorphida ont tendance à avoir un choc de cils concentré dans une partie de la cellule.
Ce catalogue de ciliés est un trésor d'informations pour les scientifiques qui étudient la microbiologie des ruminants, explique Rainer Roehe du Rural College d'Écosse à Midlothian. Il étudie comment la génétique des bovins influence les microbes vivant dans leur rumen. De telles bibliothèques ont été difficiles à assembler car les ciliés possèdent beaucoup d’ADN répétitif et échangent fréquemment de l’ADN avec d’autres microbes. Cela rend difficile la lecture de parties de l’ADN et la distinction entre l’ADN qui appartient réellement aux ciliés et celui qui est contaminé par d’autres organismes. Pour contourner le problème de contamination, les chercheurs chinois ont dû isoler des cellules ciliées uniques pour mener leurs études.
L’équipe a étudié 100 vaches laitières et a découvert que plus les bovins avaient de ciliés, plus ils avaient de microbes producteurs de méthane et plus les animaux produisaient de méthane.
Des recherches antérieures ont montré que l’hydrogène produit par certains organismes peut stimuler les microbes appelés archées à produire du méthane. Habituellement, les organismes producteurs d’hydrogène possèdent des organites appelés hydrogénosomes, qui sont liés aux mitochondries productrices d’énergie.
Mais les études n’ont pas réussi à montrer avec certitude où les ciliés du rumen produisent de l’hydrogène, explique Čepička. Dans la nouvelle étude, ils montrent enfin où dans la cellule est produit l’hydrogène. C'est dans ce compartiment nouvellement détecté », l'hydrogénocorps.
Les hydrogénosomes ont une double membrane comme les mitochondries. Mais les usines à hydrogène des ciliés ne sont entourées que d’une seule membrane. Les corps hydrogénés sont situés à la base de projections capillaires appelées cils qui donnent aux ciliés leur apparence floue.
Les ciliés de la famille des Vestibuliferida sont particulièrement poilus, possèdent plus de corps hydrogénés et stimulent davantage la production de méthane que les Entodiniomorphida, ont découvert les chercheurs. Les stratégies visant à éliminer les ciliés Vestibuliferida du rumen ou à inhiber leur croissance pourraient réduire la quantité de méthane contenue dans les rots des ruminants, suggèrent les chercheurs.
D'autres ont tenté d'éliminer les protozoaires ciliés du rumen et ont constaté une baisse de la production de méthane, explique Todd Callaway, microbiologiste et nutritionniste des ruminants à l'Université de Géorgie à Athènes. Mais cela s’est fait au prix d’une réduction de la production de lait et de viande.
Garder les protozoaires hors du rumen est également un défi, explique Callaway. Les bovins doivent être isolés dans des étables fermées, recevoir des aliments stérilisés et être gardés à au moins 200 mètres des autres bovins pour éviter la transmission par voie aérienne. Toute intervention visant à réduire le nombre de ciliés devrait probablement être continue, dit-il. Connaître les différences physiologiques entre les espèces de protozoaires peut aider à concevoir des traitements pour épuiser certaines espèces spécifiques afin de réduire les émissions de méthane sans compromettre la production de lait et de viande.
De tels traitements sont encore à l'avenir, dit Callaway. « C'est probablement la première étape parmi 25, mais c'est une bonne étape. »
