Les bactéries qui vivent sur la peau des grenouilles pourraient jouer un rôle vital en protégeant l’animal d’une maladie fongique mortelle. Une équipe de chercheurs dirigée par des scientifiques de Penn State a découvert que les bactéries cutanées naturelles des grenouilles peuvent les aider à combattre la maladie et à améliorer leurs chances de survie.
L’étude, récemment publiée dans la revue Animal Microbiome, établit une relation causale entre les bactéries naturelles qui habitent la peau de la grenouille, appelées microbiome cutané, et la capacité de la grenouille à survivre à un pathogène fongique mortel — une menace majeure pour les grenouilles sauvages et d’autres animaux amphibiens dans le monde entier.
« C’est l’une des démonstrations les plus claires qu’une bactérie cutanée naturelle de l’hôte peut constituer une première ligne de défense contre un pathogène qui a dévasté les populations d’amphibiens à l’échelle mondiale », a déclaré Gui Becker, professeur agrégé de biologie au Eberly College of Science de Penn State et auteur principal de l’article. « L’un des messages clés de cette étude est que ce n’est pas simplement la diversité de ces bactéries ( appelées microbiome cutané ) qui compte, mais la fonction protectrice de ces bactéries. »
Le pathogène est un champignon chytride (Batrachochytrium dendrobatidis ou Bd) ; il provoque des lésions cutanées chez les amphibiens et, à terme, une insuffisance cardiaque. Pour tester comment les communautés bactériennes associées à la peau peuvent protéger des espèces de grenouilles tropicales contre la maladie, l’équipe de recherche a mené une expérience en laboratoire au Brésil portant sur deux espèces de grenouilles : Haddadus binotatus et Ischnocnema henselii. Le plan expérimental leur a permis de comprendre l’effet d’une suppression du microbiome sur le risque de maladie chez ces amphibiens. Tout au long de l’étude, les chercheurs ont utilisé le séquençage de l’ADN pour identifier les bactéries vivant sur la peau de chaque grenouille et comparer la manière dont ces communautés bactériennes prédisent la santé de l’hôte.
L’équipe a constaté qu’une espèce de grenouille, H. binotatus, tolérait naturellement le champignon lorsque son microbiome cutané sain pouvait l’aider à se protéger de l’infection. Lorsque cette communauté protectrice de bactéries était supprimée par des antibiotiques, les grenouilles devenaient plus susceptibles de développer des signes de la maladie. En revanche, la seconde espèce, I. henselii, restait très sensible au champignon, indépendamment de la suppression du microbiome cutané, ce qui indique que différentes espèces de grenouilles s’appuient sur des stratégies différentes pour se défendre contre cette maladie fongique.
« Nous observons un contraste frappant : une espèce présente l’une des prévalences les plus élevées du champignon, tandis que l’autre ne connaît aucune infection à l’état sauvage. Cela en faisait une paire idéale pour comprendre le rôle que le microbiome pourrait jouer », a déclaré Laura Schuck, doctorante au programme intercollégial de doctorat en écologie de Penn State et première autrice de l’étude. « Pendant des années, nous savions que la grenouille tropicale H. binotatus était rarement infectée par le champignon à l’état sauvage, mais nous ignorions pourquoi. Aujourd’hui, nous le savons. Cette étude nous a fait passer de la corrélation à des preuves expérimentales que le microbiome est réellement important contre cette maladie. »
Comprendre les mécanismes bactériens protecteurs spécifiques a été un travail minutieux, ont indiqué les chercheurs. Schuck a mis en culture environ 700 souches de bactéries provenant de la peau des grenouilles, a cultivé chacune d’elles en culture, puis a exposé le champignon chytride aux sous-produits chimiques des bactéries, en suivant la croissance fongique pendant une semaine.
L’équipe a ensuite séquencé chaque culture, constituant une base de données de référence sur mesure qui reliait l’identité bactérienne à la force avec laquelle elle inhibait le champignon, afin de déterminer précisément quelles bactéries protectrices étaient présentes sur chaque grenouille et à quel moment. La base de données a permis aux chercheurs d’identifier les bactéries inhibitrices de la maladie qui ont aidé certaines grenouilles à survivre à l’infection.
« Nous avons conçu l’expérience à deux niveaux », a déclaré Becker. « D’abord, un test simple par oui ou non pour voir si le microbiome contribuait à une défense contre la maladie, puis nous avons creusé la fonction de chaque bactérie, en construisant une base de données de référence. Ces deux vérifications, ensemble, nous ont permis de tester les mécanismes de défense spécifiques du microbiome. »
La prochaine étape, selon les chercheurs, consiste à examiner de plus près comment les grenouilles recrutent leur microbiome cutané protecteur dans l’environnement naturel, dans le but de préserver les habitats qui abritent ces microbes bénéfiques.
« Si nous comprenons comment cette grenouille recrute et maintient des bactéries bénéfiques, nous pouvons commencer à comprendre comment le microbiome fonctionne comme une défense naturelle et ce que nous devons protéger dans l’environnement pour que ces bactéries restent disponibles pour les amphibiens et d’autres vertébrés menacés », a déclaré Schuck.
Article : Differential skin-bacteriome-mediated defense against chytridiomycosis in two neotropical frog species – Journal : Animal Microbiome – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Les autres auteurs de l’étude sont Shannon Buttimer, chercheuse postdoctorale à Penn State qui a récemment obtenu un doctorat en écologie de l’Université ; Julia R. Ernetti et Luís Felipe Toledo de l’Université de Campinas ; Ananda B. de Assis et Renato A. Martins de l’Université d’État de São Paulo ; Mariana Pontes et Maria B. Tosta de l’Université de São Paulo ; et Ana C. Zanatta de l’Université de São Paulo–Ribeirão Preto.
Source : Penn state U.
