Une étude a montré que les abeilles synthétisent des nutriments spécifiques pour soutenir la colonisation de leurs bactéries intestinales. Cette découverte, réalisée en utilisant l’abeille domestique occidentale comme modèle et la technologie avancée NanoSIMS, offre de nouvelles informations sur la relation symbiotique entre les hôtes et leur microbiote intestinal.
De nouvelles recherches révèlent que les abeilles produisent des nutriments qui facilitent la colonisation de leurs bactéries intestinales, mettant en évidence une relation symbiotique hôte-microbiote et offrant un aperçu des vulnérabilités environnementales des abeilles.
Les bactéries se sont adaptées à tous les environnements terrestres. Certains ont évolué pour survivre dans l’intestin des animaux, où ils jouent un rôle important pour leur hôte ; ils fournissent de l’énergie en dégradant les aliments non digestibles, ils entraînent et régulent le système immunitaire, ils protègent contre l’invasion de bactéries pathogènes et ils synthétisent des molécules neuroactives qui régulent le comportement et la cognition de leur hôte.
Avantages mutuels dans la relation hôte-bactérie
Ce sont de grands avantages pour l’hôte, mais quels avantages en retirent les bactéries ? Certes, l’hôte offre un foyer confortable, mais l’hôte fournit-il également des nutriments aux bactéries indigènes qui leur permettent de coloniser ?
C’est une question difficile à laquelle il est possible de répondre avec l’aide des… abeilles. Le professeur Philipp Engel du Département de microbiologie fondamentale (DMF) de l’UNIL à Dorigny a jeté son dévolu sur l’abeille domestique occidentale (Apis mellifera). Il s’agit d’un système relativement simple à étudier par rapport aux humains et à leur microbiote intestinal. Surtout connu pour le délicieux miel qu’il produit, cet insecte est également un excellent modèle expérimental pour la recherche sur le microbiote intestinal : il a acquis un microbiote remarquablement simple et stable, composé d’une vingtaine seulement de bactéries. espèces. Dans le laboratoire du groupe Engel, les abeilles sont élevées sans bactéries intestinales, puis nourries avec des espèces spécifiques qui vont coloniser l’intestin.
Pension Complète pour les Bactéries
Les abeilles adorent se gaver de pollen et de miel riches en nutriments, mais elles peuvent également survivre pendant de longues périodes avec un régime composé uniquement d’eau sucrée. Mais qu’arrive-t-il aux bactéries intestinales ? Une étude publiée le 15 janvier 2024 dans Microbiologie naturelle des scientifiques lausannois révèlent de nouvelles connaissances: le Dr Andrew Quinn et le doctorant Yassine El Chazli ont commencé par chercher la preuve que les bactéries partagent des nutriments entre elles lorsque les abeilles ne reçoivent que de l’eau sucrée. N’oubliez pas que les bactéries intestinales consomment des nutriments alimentaires ainsi que des déchets provenant d’autres micro-organismes.
Cependant, leurs premiers résultats les laissent perplexes : une bactérie spécifique présente dans l’intestin, Snodgrassella alvine peut pas métaboliser le sucre pour se développer, et pourtant, il colonisait toujours l’intestin des abeilles lorsque le sucre était le seul aliment de l’alimentation et qu’aucune autre bactérie n’était présente.
En mesurant les métabolites dans l’intestin, les scientifiques ont découvert que l’abeille synthétise plusieurs acides (citrique acideacide malique, acide 3-hydroxy-3-méthylglutarique, etc.) qui sont exportés dans l’intestin et étaient moins abondants lorsque S. alvi était présent. Ces résultats les ont amenés à poser une hypothèse inattendue : l’abeille permet-elle directement S. alvi coloniser son intestin en lui fournissant les nutriments nécessaires ?
Preuve photo
Prouver cette hypothèse était étonnamment difficile, mais heureusement, l’expertise clé se trouvait juste de l’autre côté de la route, dans le laboratoire du professeur Anders Meibom (affilié à l’UNIL et à l’EPFL). Le professeur Meibom et son équipe sont experts dans la mesure du flux de métabolites dans des environnements complexes à une résolution à l’échelle nanométrique en utilisant l’un des rares instruments NanoSIMS (Nanoscale Secondaire Ion Mass Spectrometry) en Europe.
Ensemble, les deux équipes ont conçu une expérience dans laquelle des abeilles dépourvues de microbiote recevaient un régime spécial à base de glucose où les substances naturelles 12Les atomes de carbone du glucose ont été remplacés par des atomes naturellement rares. 13Isotopes C «marqués». Les abeilles ont ensuite été colonisées par S. alvi. À la fin de l’expérience, les intestins fixés ont entrepris un voyage, passant d’abord par l’installation de microscopie électronique de l’UNIL, dirigée par la maître de conférences Christel Genoud. Ensuite, ils se sont rendus au laboratoire du professeur Meibom et de son NanoSIMS. En fin de compte, les scientifiques ont pu construire une « image » en 2 dimensions du 13atomes de C dans l’intestin de l’abeille, ce qui a montré que le S. alvi les cellules étaient considérablement enrichies en 13C, qui reflétait le 13C enrichissement des acides présents dans l’intestin.
Au secours des abeilles
Ainsi, sur une seule image, l’équipe a pu montrer de manière concluante que l’abeille synthétise la nourriture pour ses bactéries intestinales. «Il s’agit d’un bel exemple de collaboration scientifique de pointe, véritablement interdisciplinaire, qui a réuni plusieurs unités scientifiques au sein de l’UNIL et de l’EPFL», commente Anders Meibom. Lorsque nous travaillons ensemble de cette manière, peu d’environnements universitaires dans le monde ont plus à offrir », ajoute le professeur, pionnier dans l’application des technologies NanoSIMS aux questions intransigeantes de la biologie.
« Il est possible que de nombreux autres micro-organismes intestinaux se nourrissent également de composés dérivés de l’hôte », explique le Dr Andrew Quinn, co-auteur principal, en imaginant une extension de cette approche à d’autres bactéries. Se recentrer sur les abeilles : « Ces résultats pourraient aussi expliquer pourquoi les abeilles disposent d’un microbiote intestinal aussi spécialisé et conservé. »
Et ces mécanismes pourraient jouer un rôle dans la vulnérabilité des abeilles au changement climatique, aux pesticides ou à de nouveaux pathogènes : « Leur vulnérabilité pourrait résulter d’une perturbation de cette synergie métabolique complexe entre l’abeille et son microbiote intestinal. Nous savons déjà que l’exposition à l’herbicide glyphosate rend les abeilles plus sensibles aux agents pathogènes et réduit l’abondance des abeilles. S. alvi dans l’intestin. Aujourd’hui, armés de ces nouvelles découvertes, nous recherchons des réponses à ces questions pressantes.
