Étudier les relations symbiotiques chez les micro-eucaryotes

Dans la nature, certains organismes dépendent d'autres pour survivre. Cette relation s'appelle la symbiose. Un exemple de ça, c'est quand un organisme hôte a besoin d'un partenaire spécifique, appelé symbionte, pour bien fonctionner. Ce genre de relation se produit souvent et peut être trouvé chez de nombreux êtres vivants. Dans certains cas, comprendre ces relations peut mener à de nouvelles façons de traiter des maladies chez les humains ou améliorer l'agriculture.

Par exemple, certaines maladies causées par des parasites, comme les maladies filariennes, peuvent être traitées en ciblant le symbionte. Quand le symbionte est affecté, ça peut mener à la stérilisation de l'hôte, ce qui peut offrir de nouvelles stratégies de traitement. En plus, de nombreux insectes qui se nourrissent de plantes ou de sang dépendent de symbiontes. Donc, savoir comment ces associations fonctionnent est clé pour protéger la santé humaine et les sources alimentaires.

Cependant, étudier ces relations peut être compliqué. Souvent, les symbiontes ou les hôtes ne réagissent pas bien aux méthodes scientifiques classiques, ce qui rend difficile de découvrir comment ces dépendances fonctionnent.

#Hôtes microeucaryotes comme organismes modèles

Les hôtes microeucaryotes peuvent être précieux pour étudier les relations symbiotiques. Ces hôtes sont généralement des organismes unicellulaires et peuvent abriter divers microbes. Ces microbes peuvent influencer de manière significative la vie de leur hôte. Par exemple, dans un cas célèbre impliquant l'organisme Paramecium et l'algue Chlorella, l'algue donne à Paramecium la capacité de faire de la photosynthèse.

De plus, cette relation reste stable grâce à un mécanisme unique. Si l'algue meurt, les restes peuvent nuire à Paramecium en réduisant l'expression de gènes essentiels. Cela montre que l'interaction entre leurs gènes est importante pour maintenir leur relation.

Les microeucaryotes sont plus faciles à cultiver en laboratoire, et les scientifiques peuvent manipuler leur ARN (un type de matériel génétique) pour étudier comment les gènes fonctionnent. De plus, de petites molécules peuvent être introduites facilement dans leurs systèmes. Cependant, il reste encore beaucoup de travail à faire pour développer ces méthodes pour les organismes vivant dans l'eau.

#L'étude de Bodo saltans et Candidatus Bodocaedibacter vickermanii

Dans cette recherche, le focus était sur un hôte microeucaryote spécifique appelé Bodo saltans et une bactérie qui vit en lui, appelée Candidatus Bodocaedibacter vickermanii (Cbv). B. saltans est un petit organisme qui se nourrit principalement d'autres bactéries et se trouve dans des environnements d'eau douce et salée. Il semble que Cbv fasse partie du cycle de vie de B. saltans, car l'éliminer avec des antibiotiques tue aussi l'hôte.

Les scientifiques pensent que B. saltans et Cbv ont besoin l'un de l'autre pour survivre. Par exemple, les antibiotiques qui tuent Cbv entraînent également la mort de B. saltans. Les chercheurs ont découvert que Cbv possède certains systèmes qui pourraient l'aider à rester connecté à B. saltans. Si la bactérie est retirée, l'hôte pourrait perdre ses défenses contre des substances nuisibles produites par d'autres bactéries.

Pour mieux comprendre cette relation, les chercheurs ont cherché à développer des outils qui leur permettraient de manipuler l'expression des gènes dans B. saltans et Cbv. Une méthode qui a bien fonctionné chez des organismes similaires est appelée inhibition antisens, qui peut arrêter le fonctionnement de gènes spécifiques.

#Application de l'inhibition antisens

L'inhibition antisens a été utilisée avec succès chez d'autres organismes similaires à B. saltans. Par exemple, des scientifiques ont déjà bloqué des gènes spécifiques dans un autre organisme appelé Trypanosoma cruzi, en utilisant une méthode impliquant des molécules d'ARN synthétiques.

Cette méthode a aussi été appliquée à des bactéries liées à Cbv. Les chercheurs ont utilisé des acides nucléiques peptidiques synthétiques (PNAs) pour cibler des gènes dans ces bactéries, confirmant qu'ils sont essentiels à leur survie. Cependant, pour que la méthode antisens fonctionne efficacement, elle nécessite souvent des méthodes de livraison spécifiques pour faire entrer les molécules à l'intérieur des cellules.

Alors que les outils pour manipuler les gènes de B. saltans commençaient à s'améliorer, les scientifiques ont tenté de créer des protocoles pour appliquer les mêmes techniques à B. saltans et Cbv.

#Méthodes de livraison pour les molécules antisens

Pour introduire les molécules antisens dans B. saltans et Cbv, diverses méthodes ont été testées. Une approche réussie consistait à utiliser des PNAs conjugués à des fluorophores, qui peuvent être facilement suivis au microscope.

Les chercheurs ont traité B. saltans avec deux méthodes principales : laisser les organismes dans une solution contenant les molécules antisens pendant 24 heures ou utiliser un choc électrique pour aider les molécules à entrer rapidement dans les cellules. Après avoir observé les cellules, ils ont vu que la méthode d'incubation a donné des niveaux de molécules fluorescentes beaucoup plus élevés à l'intérieur des cellules par rapport à la méthode d'électroporation.

Lorsqu'ils ont vérifié, ils ont trouvé que les molécules antisens entraient dans les bactéries Cbv à l'intérieur des cellules. Cependant, la quantité de molécules à l'intérieur des bactéries n'était pas significativement plus élevée que dans le cytoplasme environnant. Cela a suggéré que, bien que les molécules puissent entrer, elles ne s'accumulaient pas en grandes quantités dans le symbionte.

Les chercheurs ont également exploré d'autres types de molécules antisens, y compris des variations liées à des transporteurs qui pourraient faciliter leur entrée dans les cellules. Malgré ces efforts, aucune d'entre elles n'a fonctionné aussi bien que la méthode PNA originale. Par conséquent, ils ont décidé de rester avec la méthode d'incubation pour d'autres expériences ciblant à la fois B. saltans et Cbv.

#Impact des molécules antisens sur l'expression des gènes

Pour évaluer s'ils pouvaient réduire l'expression de gènes spécifiques dans B. saltans et Cbv, les chercheurs ont conçu des molécules antisens ciblant des gènes qu'ils croyaient cruciaux. Dans B. saltans, ils se sont concentrés sur des gènes supposés impliqués dans l'alimentation et la structure cellulaire, tandis que pour Cbv, ils ont ciblé des gènes liés à la production de toxines et à la division cellulaire.

Malgré leur approche minutieuse, les résultats ont montré qu'aucun knock-down significatif de l'expression des gènes ne s'est produit. Des observations provenant d'expériences, y compris l'analyse Western blot et la PCR quantitative, ont indiqué que les molécules antisens n'ont pas efficacement réduit l'expression des gènes ciblés.

À leur grande surprise, au lieu de diminuer en nombre, B. saltans a proliféré rapidement lorsqu'il était exposé aux molécules antisens. Ce boost de croissance était cohérent, que les molécules soient ciblées ou des séquences aléatoires.

#Expliquant la croissance inattendue

Les chercheurs ont proposé quelques explications possibles pour cette croissance inattendue de B. saltans. Une idée est que B. saltans pourrait utiliser les molécules antisens comme source de nutriments, permettant une meilleure croissance. Puisque B. saltans se nourrit de petites bactéries, il est plausible que ces molécules fournissent des nutriments essentiels.

Une autre pensée était que les bactéries dont se nourrit B. saltans pourraient produire des substances qui interagissent avec les molécules antisens, influençant indirectement la croissance de B. saltans. Quoi qu'il en soit, la méthode d'inhibition antisens n'a pas donné les résultats escomptés dans ce cas.

#Conclusion et directions futures

En gros, même si l'étude visait à utiliser l'inhibition antisens pour comprendre la relation entre B. saltans et son symbionte Cbv, la méthode s'est avérée inefficace. Les chercheurs ont réussi à démontrer des techniques pour livrer les molécules antisens et ont recueilli des informations précieuses sur la biologie de B. saltans.

Bien qu'ils n'aient pas atteint les résultats attendus, le travail fournit des connaissances fondamentales pour la recherche future. Des efforts actuels sont en cours pour établir des méthodes alternatives comme les techniques d'édition génétique, qui pourraient ouvrir de nouvelles voies pour comprendre la relation complexe entre B. saltans et Cbv en plus grande profondeur.

Le chemin pour déchiffrer les mécanismes génétiques de cette association symbiotique continue, promettant de futures percées dans la compréhension de la symbiose.