Culture des micro-organismes marins non cultivés avec une biotechnologie innovante
Les sociétés européennes font face à des défis mondiaux liés au changement climatique, à l'augmentation des niveaux de CO2, aux crises énergétiques et alimentaires qui touchent de plus en plus notre vie quotidienne. 70 % de notre planète sont couverts dans un océan rempli de microbes divers illimités et cachés. Ces micro-organismes apportent de la nourriture pour les organismes supérieurs comme les poissons et sont également responsables de la 'pompe à carbone' qui neutralise l'augmentation des niveaux de CO2 et le réchauffement climatique. Avec 99,9 % du nombre total d'espèces restant inconnues et 90 % de la biomasse océanique étant microscopique, il est crucial que nous commencions à comprendre comment ces processus fonctionnent dans le microbiome. Dans ce contexte, la mission principale de MACUMBA (Marine microorganisms: Cultivation methods for improving their biotechnological applications) a été de développer des techniques innovantes pour isoler et cultiver les différents micro-organismes microbiens marins - bactéries, archaea et eukarya. 'Peu d'attention a été consacrée dans l'enseignement microbiologique à l'isolation et à la culture de micro-organismes et MACUMBA était notamment conçu pour ranimer ces compétences et l'importance de garder les micro-organismes dans les ensembles de culture et les ressources biologiques pour la sécurité', explique le coordinateur du projet MACUMBA, le professeur Lucas Stal. Utilisation de la biotechnologie pour surmonter les changements de culture Pouvoir déterminer, imiter et échantillonner les conditions naturelles des micro-organismes cachés et donc inconnus était un défi majeur. La mer n'est pas homogène et implique de nombreux environnements différents. Pour relever ces défis, MACUMBA a décidé de cultiver des micro-organismes purs et co-cultivés pour trouver des indices pour de nouveaux micro-organismes, des composés et des traits. Par le passé, l'on pensait que les micro-organismes pourraient être mieux compris comme cultures pures en analysant les acides nucléiques (ADN ou ARN). Toutefois, cette conception a maintenant changé car les micro-organismes ne vivent plus seuls dans la nature mais se fournissent mutuellement des facteurs de croissance essentiels. En conséquence, MACUMBA a utilisé toute une série de techniques innovantes sur le microbiome marin. Des pinces optiques ont été développées pour l'isolation des cellules individuelles d'un mélange de cellules individuelles, comme 'une boîte de survie' pour récolter les cyanobactéries pour surveiller leurs conditions de croissance globales, leur résilience et leur réaction aux stratégies de culture extérieures. 'Nous avons extrait l'ADN et l'ARN de micro-organismes isolés et nous avons analysé leur génome et transcriptome afin de trouver des indices pour des traits spécifiques. Nous avons également extrait l'ADN et l'ARN de co-cultures et nous les avons comparés avec les cultures pures pour obtenir un indice des interactions' souligne le professeur Lucas Stal. La préservation de ces organismes isolés s'est révélée être un autre défi et l'équipe composée de 22 partenaires de 12 pays de l'UE s'est concentrée sur la cryo-préservation sous la forme de vapeur d'azote liquide (-196°C), avec plusieurs cryo-préservateurs (comme le DMSO, le glycérol, le méthanol et d'autres) et plusieurs protocoles de gel. Aller de l'avant à partir de MACUMBA Le projet a officiellement pris fin en juillet 2016 avec les partenaires du projet qui ont découvert des milliers de micro-organismes riches en biodiversité tels que la bactérie aquatique la plus petite du monde et de nouvelles méthodes de culture et de collectes dans toute l'Europe. Trouver de nouvelles espèces et dévoiler les mystères de l'océan reste un défi majeur. De nombreuses autres années de collaboration similaires seront nécessaires pour déverrouiller le potentiel complet des microbes marins en produits commercialisables. Cependant, le professeur Lucas Stal qui prend se retraite, estime que cela marque le début d'une nouvelle ère. Les méthodes et techniques de MACUMBA constituent maintenant une première étape importante vers des approches de recherche futures à large spectre similaires qui conduiront prochainement à des produits pharmacologiques et biotechnologiques.
Mots‑clés
MACUMBA, santé, biologie marine, environnement, société