Une équipe de scientifiques a inventé une sonde moléculaire fluorescente qui s'illumine lorsque les microbes marins dégradent les sucres, révélant des processus clés dans le cycle du carbone océanique. Cet outil permet l'observation en temps réel de la manière dont les algues et les bactéries interagissent pour décomposer les glucides complexes. Cette avancée, détaillée dans le Journal of the American Chemical Society, promet une compréhension plus approfondie du stockage et de la libération du carbone dans les écosystèmes marins.
Dans un effort collaboratif impliquant des chimistes, des microbiologistes et des écologistes des Instituts Max Planck, les chercheurs ont développé une sonde innovante pour les sucres afin de visualiser l'activité microbienne dans l'océan. La sonde, créée à l'aide d'un assemblage automatisé de glycans, marque les sucres avec deux colorants fluorescents qui utilisent le transfert d'énergie de résonance de Förster (FRET). Lorsqu'elle est intacte, les colorants maintiennent la sonde sombre ; mais lorsque les enzymes brisent la chaîne carbonée du sucre, elle émet de la lumière, permettant aux scientifiques de localiser la dégradation en temps réel.
Les algues absorbent le dioxyde de carbone pour produire de l'oxygène et de la matière organique, y compris des sucres qui sont centraux dans le cycle du carbone marin. Cependant, tous les sucres ne sont pas facilement digestibles : certains complexes, comme l'α-mannane des blooms algaux, coulent jusqu'au fond de la mer s'ils ne sont pas dégradés, piégeant le carbone pendant des siècles. La sonde aborde ce défi en suivant de tels polysaccharides sans avoir besoin de données génomiques préalables.
"Les sucres sont omniprésents dans les écosystèmes marins, mais il reste incertain si ou comment les microbes peuvent tous les dégrader," a déclaré Jan-Hendrik Hehemann de l'Institut Max Planck de Microbiologie Marine et du Centre MARUM pour les Sciences Environnementales Marines à Brême. "La nouvelle sonde nous permet de le voir se produire en direct," a ajouté Peter Seeberger de l'Institut Max Planck de Colloïdes et d'Interfaces.
Testée avec succès sur des enzymes purifiées, des extraits bactériens, des cellules vivantes et des communautés complexes, l'outil cartographie le turnover de l'α-mannane et identifie les dégradeurs actifs. "Cette recherche est un magnifique exemple de collaboration interdisciplinaire entre les Instituts Max Planck," a noté Rudolf Amann de l'Institut Max Planck de Microbiologie Marine. "Avec nos glycans FRET, nous disposons maintenant d'un nouvel outil pour étudier les interactions phytoplancton-bactérioplancton dans l'océan."
Le premier auteur, Conor Crawford, a souligné son potentiel : "Les sucres sont centraux dans le cycle du carbone marin. Avec cette sonde FRET, nous pouvons nous demander : Qui mange quoi, où et quand ?" Cette avancée s'étend au-delà des océans à des écosystèmes comme l'intestin humain, améliorant la compréhension du cycle des glycans et du flux de carbone environnemental.