Comprendre les microbes en tant que partenaires de la vie

La vie est une symbiose - cela devient de plus en plus évident. Qu'il s'agisse de bactéries, de plantes, d'animaux ou d'êtres humains, tous les organismes sont colonisés par des microbes. Au sein de ces organismes, les microbes forment des communautés fascinantes et mutuellement bénéfiques. Le corail en est un exemple : il abrite des microalgues qui vivent dans ses tissus et donnent aux récifs coralliens leurs couleurs vives. Les scientifiques reconnaissent de plus en plus que ces symbioses sont cruciales pour le fonctionnement des écosystèmes et l'évolution. Cependant, la majorité de ces partenariats ont à peine fait l'objet de recherches.

Jörn Piel et Roman Stocker sont deux scientifiques qui étudient les relations secrètes des microbes marins à l'ETH Zurich. Ils vont maintenant recevoir chacun un "Investigator Award" de la célèbre Fondation Gordon and Betty Moore, d'un montant de 1,5 million de dollars. Le prix, qui est attribué sous forme de bourse, permet aux deux professeurs de l'ETH Zurich de faire des recherches sur les symbioses aquatiques impliquant des micro-organismes pendant cinq ans.

Des puces informatiques au financement de la recherche

Le co-fondateur d'Intel, Gordon Moore, et sa femme Betty ont créé la fondation californienne. Gordon Moore est devenu internationalement célèbre en tant que créateur de la loi de Moore sur le développement des puces d'ordinateur. Le couple a créé la fondation en 2000 avec un capital initial de 5 milliards de dollars. Depuis lors, ils ont soutenu des projets dans les domaines de la recherche fondamentale, de la protection de l'environnement et de la santé.

Avec l'initiative «Symbiosis in Aquatic Systems», la fondation soutient 15 projets de recherche individuels menés par des scientifiques de diverses universités du monde entier. Ils ont en commun de se concentrer sur les écosystèmes marins et d'eau douce, qui sont parmi les habitats les plus riches en biodiversité sur terre. L'initiative vise à comprendre comment fonctionnent les relations symbiotiques entre les bactéries, les algues unicellulaires et les organismes aquatiques, ainsi que les rôles écologiques qu'elles jouent.

Le projet de recherche de Jörn Piel s'articule autour des éponges marines, qui sont phylogénétiquement l'un des plus anciens animaux multicellulaires. Les éponges forment des partenariats intimes avec les bactéries, qui peuvent constituer une partie substantielle de la biomasse des éponges. Les bactéries des éponges produisent, entre autres, des substances défensives qui protègent la communauté contre les prédateurs et les organismes en surnombre.

"Nous voulons développer des méthodes pour caractériser plus précisément ces associations fascinantes mais insaisissables", explique Jörn Piel. Il s'intéresse aux substances bioactives et à la façon dont elles sont synthétisées par les bactéries. Ces substances naturelles, qui sont actuellement très difficiles d'accès, sont des candidats potentiels pour de nouveaux antibiotiques ou agents de traitement du cancer. Toutefois, la plupart des bactéries spongieuses ne peuvent pas être cultivées en laboratoire à ce jour.

Roman Stocker s'intéresse à la façon dont les microbes marins interagissent avec leur environnement. La bourse lui permet d'étudier la relation symbiotique entre deux acteurs majeurs de la chaîne alimentaire océanique : le phytoplancton et les bactéries hétérotrophes. Grâce à la photosynthèse, le phytoplancton produit la matière organique qui nourrit un large éventail d'organismes marins - y compris les bactéries hétérotrophes, qui dépendent de l'approvisionnement en substances organiques. En retour, le phytoplancton reçoit des nutriments inorganiques et des vitamines de la part des bactéries.

Roman Stocker vise à découvrir comment les microbes symbiotiques se trouvent, se lient et échangent des nutriments. "La façon dont les deux minuscules créatures travaillent ensemble affecte en fin de compte le cycle du carbone et le climat", dit-il. Pour Roman Stocker, c'est déjà le deuxième prix de recherche qu'il reçoit de la Fondation Moore.