Focus on Bdellovibrio and like organisms in lake and marine environments : diversity, abundance and role of the only obligate bacterial predators
Zoom sur les Bdellovibrio et organismes apparentés en milieux lacustres et marins : diversité, abondance et rôle des seuls prédateurs bactériens obligatoires
Résumé
Bdellovibrio and like organisms (BALOs) are a functional group of Gram-negative bacteria belonging to the classes of Oligoflexia and Alpha-proteobacteria. The main characteristic of BALOs is that they are obligate bacterial predators. In other words, their reproduction and growth depend entirely on the capture of prey, which is not the case for other predatory bacteria for which this mode of survival is optional. Defined by two possible cycles of reproduction, known as periplasmic or epibiotic growth, BALOs seem relatively ubiquitous and their presence has been reported in contrasting environments. As an example, they have been detected, sometimes in high abundance, in soils, fresh and salt water, or in highly anthropized environments such as wastewater treatment plants. Given their attributes, BALOs could exert a significant biological control over microbial populations, particularly on pathogenic bacteria.To date, the majority of studies on the diversity, distribution and quantitative importance of BALOs have been carried out in soils and salt water. Our work, through the C-BALO project has consisted in exploring mainly fresh waters, represented here by the natural large and deep peri-alpine lakes (Annecy, Bourget and Geneva), but also two marine sites (SOLA and MOLA in the Bay of Banyuls, NW Med. Sea). C-BALO aimed at examining, on different time and space scales, the ubiquity, diversity, quantitative importance and potential functional role of the main families of BALOs of the Oligoflexia group. To do so, we employed various molecular biology and microbiology techniques. An important work has focused on the design and testing of a new set of primers specific to BALOs. This work was performed to take into account recent advances in BALOs classification and for an application in high throughput sequencing and quantitative PCR. We were then able to reveal that Bdellovibrionaceae, Peredibacteraceae and Bacteriovoracaceae are present in all the studied habitats. Moreover, that they were characterized by different patterns and marked dynamics, with Peredibacteraceae being the most abundant family and Bacteriovoracaceae the least abundant. In parallel, we were able to reveal an unsuspected diversity within BALOs, especially for Peredibacteraceae and Bdellovibrionaceae, which encompassed more than a hundred OTUs. Furthermore, abundance and diversity of BALOs seemed to be poorly dependent on environmental variables (e.g., physico-chemical parameters), suggesting the importance of biotic interactions such as quantity and quality of prey, competition for prey, predation by flagellates and ciliates, or parasitism by phages, the latter we show to possibly have a significant impact on the dynamics of BALOs. Finally, a few active members of the Bdellovibrionaceae family were isolated from Lake Geneva, again pointing to an important impact of this group of bacteria in the control of bacterial populations, a functional role that has yet to be clarified.
Les Bdellovibrio et organismes apparentés (BALOs) constituent un groupe fonctionnel de bactéries Gram-négatives appartenant aux classes des Oligoflexia et Alpha-proteobactéries. La spécificité principale des BALOs est qu’ils sont des prédateurs bactériens obligatoires. Autrement dit, leur reproduction et croissance dépendent entièrement de la capture d’une proie, ce qui n’est pas le cas des autres bactéries prédatrices pour qui ce mode d’action est facultatif. Caractérisés par deux cycles possibles de reproduction (dit endo- ou épibiotique), les BALOs semblent relativement ubiquistes et leur présence a été rapportée dans des environnements contrastés. A titre d’exemple, ils ont été détectés, parfois avec des abondances pouvant être élevées, dans les sols, les eaux douces et salées ou encore les milieux fortement anthropisés tels que les stations d’épuration des eaux usées. Au vu de leurs attributs, les BALOs pourraient exercer un contrôle biologique significatif sur les populations microbiennes notamment les bactéries pathogènes.A ce jour, la majorité des études portant sur la diversité, la distribution et l’importance quantitative des BALOs a été effectuée dans les sols et les eaux salées. Notre travail a consisté à explorer les eaux douces surtout, représentées ici par les grands lacs naturels profonds péri-alpins (Annecy, Bourget et Léman), mais aussi deux sites marins (SOLA et MOLA dans la baie de Banyuls, Méditerranée nord occidental) au travers du projet C-BALO. In fine, ce dernier a permis d’examiner, à différentes échelles de temps et d’espace, l’ubiquité, la diversité, l’importance quantitative et le rôle fonctionnel potentiel des principales familles de BALOs du groupe des Oligoflexia. Pour ce faire, nous avons employé diverses techniques de biologie moléculaire et de microbiologie. Un travail important a porté sur le dessin et le test de nouveaux couples d’amorces nucléotidiques spécifiques pour les BALOs afin de tenir compte des avancements récents portant sur leur classification et pour une application en séquençage à haut débit et PCR quantitative. Nous avons pu alors montrer que les Bdellovibrionaceae, Peredibacteraceae et Bacteriovoracaceae étaient présents dans tous les milieux étudiés et caractérisés par des dynamiques marquées, avec aussi comme constat que les Peredibacteraceae constituent la famille la plus abondante, les Bacteriovoracaceae étant inversement les moins nombreux. En parallèle, nous avons pu révéler une diversité insoupçonnée chez les BALOs, les Peredibacteraceae et les Bdellovibrionaceae possédant plus d’une centaine d’OTUs. Abondance et diversité des BALOs semblaient toutefois peu dépendantes des variables environnementales (telles que les paramètres physico-chimiques), suggérant l’importance des interactions biotiques à savoir la quantité et qualité des proies, la compétition pour les proies, la prédation par les flagellés et les ciliés, ou encore le parasitisme par les phages, ces derniers s’étant effectivement révélé avoir possiblement une action significative sur la dynamique des prédateurs. Enfin, quelques membres actifs de la famille des Bdellovibrionaceae ont pu être isolés du Léman, pointant à nouveau du doigt l’impact potentiel de ce groupe de bactéries dans le contrôle des populations bactériennes, un rôle fonctionnel qu’il reste encore à quantifier.
Origine : Version validée par le jury (STAR)