La mise en évidence de fortes abondances bactériennes dans les océans
Bien que la présence de bactéries dans les environnements marins soit établie depuis longtemps (Waksman 1934 , ZoBell 1946), la taille et l'importance fonctionnelle des populations bactériennes sont restées sous-estimées jusqu'à la fin des années 1970. L'absence de méthodes adaptées au dénombrement in situ des bactéries marines est une des raisons majeures qui expliquent la sous-évaluation de leur rôle dans le fonctionnement des écosystèmes (Sherr & Sherr 2007). Les mesures d'abondances bactériennes étaient réalisées par dénombrement des bactéries cultivées. Un inoculum d'eau de mer était étalé sur un milieu de culture solide; le dénombrement des colonies dont le développement était observable permettait d'obtenir une mesure d'abondance dans l'échantillon prélevé. Il était admis que chaque bactérie engendre une colonie observable.
C'est à la fin des années 1970 que l'avènement des techniques de microscopie à épifluorescence, combinées à l'utilisation de nouveaux marqueurs de l'ADN comme l'acridine orange (Francisco et al. 1973 , Hobbie et al. 1977), le DAPI (Porter & Feig 1980), ou le Hoechst (Paul 1982) a permis de mettre en évidence des abondances insoupçonnées de bactéries dans les océans. Ces travaux ont révélé la présence de 105 à 106 bactéries par millilitre d'eau de mer, jusqu'à près de trois ordres de grandeur au-delà des estimations précédemment formulées. Cette différence « the great plate count anomaly » (Staley & Konopka 1985) reflète notre difficulté à cultiver les bactéries marines. Ferguson et al. (1984) ont montré que plus de 99,9% des cellules observables par microscopie à épifluorescence n'étaient pas cultivables. Encore aujourd'hui, seule une très faible fraction (<1%) est cultivée malgré l'optimisation constante des techniques de culture. Le principal obstacle est la difficulté à reconstituer ex situ leurs conditions de vie, et en particulier la complexité des interactions existant en milieu naturel (i.e., relations syntrophiques) (Eilers et al. 2000 , Zengler et al. 2002). Une mise en culture conduit à sélectionner les microorganismes adaptés aux milieux utilisés, ce qui aboutit à une vision biaisée et partielle de la structure réelle de la communauté bactérienne (Eilers et al. 2000).
Cliché R. Lami
Dénombrement des bactéries dans un échantillon d'eau de mer. Après prélèvement, quelques gouttes d'eau de mer sont déposées entre lame et lamelle en présence d'un marqueur de l'ADN (ici : SYBRGreen II). L'utilisation de la microscopie à épifluorescence permet d'observer et de dénombrer toutes les particules contenant de l'ADN. Sur ce cliché, il est possible de détecter un eucaryote de grande taille, de nombreuses bactéries et environ dix fois plus de virus.
Biliographie :
- Eilers H, Pernthaler J, Glockner FO, Amann R (2000) Culturability and in situ abundance of pelagic bacteria from the North Sea. Appl. Environ. Microbiol. 66:3044-3051
- Ferguson RL, Buckley EN, Palombo AV (1984) Response of marine bacterioplankton to differential filtration and confinement. Appl. Environ. Microbiol. 47:49-55
- Francisco DE, Mah RA, Rabin AC (1973) Acridine orange epifluorescence technique for counting bacteria. Trans. Am. Micros. Soc. 92:416-421
- Hobbie JE, Daley RJ, Jasper S (1977) Use of Nuclepore filters for counting bacteria in fluorescence microscopy. Appl. Environ. Microbiol. 33:1225-1228
- Paul JH (1982) Use of Hoechst dyes 33258 and 33342 for enumeration of attached and planktonic bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 43:939-944
- Porter KG, Feig YS (1980) The use of DAPI for identifying and counting aquatic microflora. Limnol. Oceanogr. 25:943-948
- Sherr EB, Sherr BF (2007) Understanding roles of microbes in marine pelagic food webs: a brief history. Kirchman (ed) Advances in Microbial Ecology of the Oceans. April 27,2007. revision
- Staley JT, Konopka A (1985) Measurments of in situ activities of nonphotosynthetic microorganisms in aquatic and terrestrial habitats. Ann. Rev. Microbiol. 39:321-346
- Waksman SA (1934) The role of bacteria in the cycle of life in the sea. Scientific Monthly 38:35-49
- Zengler K, Toledo G, Rappé M, Elkins J, Mathur EJ, Short JM, Keller M (2002) Cultivating the uncultured. PNAS 99:15681-15686
- ZoBell CE (1946) Marine microbiology: a monograph on hydrobacteriology, 240pp. Chronica Botanica, Waltham (Massachusetts), USA.
