UCYN-A, la cyanobactérie qui fixe l’azote mais ignore la photosynthèse

Egalement appelées cyanophycées ou, anciennement, alguesalgues bleues, les cyanobactériescyanobactéries sont des procaryotes (comme toutes les bactéries). On en connaît environ 2.000 espècesespèces réparties en plus de 150 genres. Ces modestes cellules sont capables de fixer l'azoteazote provenant de l'atmosphèreatmosphère, un atomeatome pourtant indispensable à l'ensemble de la vie terrestre. Très répandues dans l'océan mondial, les cyanobactéries forment le premier contingent des fixateurs d'azote.

Mais, croyait-on, elles ne peuvent réaliser ce travail que la nuit. Le jour, en effet, elles s'adonnent à la photosynthèsephotosynthèse, c'est-à-dire la récupération d'énergieénergie solaire pour transformer le gaz carboniquegaz carbonique (CO₂) en moléculesmolécules organiques, avec production d'oxygène. Or, celui-ci a la propriété d'inhiber efficacement l'activité de la nitrogénase, une enzymeenzyme justement responsable de la fixation de l'azote. La nouvelle cyanobactérie nommée UCYN-A, elle, semble fonctionner tout à fait différemment puisqu'elle ne peut pas réaliser la photosynthèse. « Découvrir un organisme pourvu d'un métabolisme aussi atypique est particulièrement excitant, s'enthousiasme Jonathan Zehr, de l'Université de Californie (Santa Cruz). Nous allons essayer de comprendre comment un tel être vivant peut vivre et se développer avec tellement de pièces manquantes ».

UCYN-A, la nouvelle cyanobactérie jusqu’ici inconnue, récoltée dans la Pacifique sud à proximité des côtes hawaïennes. Crédit Jonathan Zehr

Comment peut-elle vivre seule ?

Ce curieux organisme n'a pas été isolé par culture mais repéré par analyse métagénomiquemétagénomique, consistant à analyser une grande quantité d'ADN bactérien provenant de nombreux individus différents (la méthode employée est la technlogie 454 Life Science). Cette technique a permis à l'équipe de Jonathan Zehr de séquencer 80% du génome de la cyanobactérie, dont la partie où se trouvent d'ordinaire les gènesgènes de la photosynthèse. Mais les chercheurs ne les y ont pas trouvés....

« Cela a des implications multiples. Cet organisme doit avoir un "stylestyle de vie" très différent de celui des autres cyanobactéries. Ecologiquement, il est très important de comprendre son rôle dans l'écosystèmeécosystème, et comment celui-ci affecte le reste du carbonecarbone et de l'azote dans les océans », ajoute Jonathan Zehr, dans le communiqué publié par l'UC Santa Cruz.

Mais comment se nourrit-elle ? Sans photosynthèse, elle ne peut, à l'instar d'u animal, farbiquer des sucressucres à partir du gaz carbonique. A-t-elle mis au point une méthode inconnue d'absorptionabsorption des nutrimentsnutriments présents dans son environnement ? Autre possibilité, plus vraisemblable, UCYN-A vivrait en symbiose avec d'autres organismes encore inconnus qui lui fourniraient du carbone tandis qu'elle leur renverrait l'azote en échange.

L'équipe de Jonathan Zehr travaille actuellement à combler les nombreuses lacunes dans la connaissance  de UCYN-A. Tant que cette cyanobactérie n'aura pas été cultivée, il sera difficile de préciser son métabolisme. Toutefois, l'une des priorités de la recherche est de cartographier sa présence dans les océans et déterminer son abondance relative au niveau planétaire. Cette fixation diurnediurne de l'azote à l'échelle mondiale doit en effet être prise en compte pour préciser les cycles du carbonecycles du carbone et de l'azote dans l'océan.

Il serait aussi envisageable, si sa culture est possible, d'exploiter le métabolisme exceptionnel de cette cyanobactérie dans des applicationsapplications de biotechnologiebiotechnologie...