Les poissons terrestres révèlent une piste sur la vie hors de l’eau : les microbes de leur peau

Une étude à laquelle a participé le MNCN-CSIC a comparé trois espèces de poissons qui peuplent Guam et a découvert un microbiome nettement plus différencié chez les poissons terrestres. La présence de cyanobactéries soulève de nouvelles questions quant à leur protection solaire et leur respiration.

Tous les poissons ne vivent pas dans l’eau; certains arpentent librement les rochers et, en raison de leur particularité, demeurent encore sujets à étude. Une nouvelle théorie avance que la clé de leur adaptation et de leur survie pourrait résider dans leur peau et dans les microorganismes qui la couvrent.

On a étudié 3 espèces de poissons ayant une évolution similaire et, chez les terrestres, des microbiomes caractéristiques à la surface cutanée ont été identifiés, ce qui pourrait expliquer pourquoi ils sont capables de vivre hors de l’eau. L’étude a été réalisée avec la collaboration du Museo Nacional de Ciencias Naturales et a été publiée dans FEMS Microbiology Letters.

Il a été démontré que, dans le microbiome des poissons terrestres, il existe des cyanobactéries, et les experts se demandent si celles-ci pourraient être responsables d’apporter l’oxygène nécessaire à leur respiration ou si elles les protègent des radiations solaires.

La recherche est encore en cours et a ouvert plusieurs axes. On ignore si réellement les cyanobactéries seraient responsables des actions envisagées par les scientifiques et, de plus, elles doivent être identifiées (il y en a plus de 27), afin de comprendre quelles fonctions elles exercent et quel rôle elles jouent dans l’adaptation des poissons terrestres.

Les mystères des poissons terrestres

Comment le passage de la vie des océans à la colonisation terrestre s’est-il opéré ? Les microorganismes ont-ils joué un rôle dans ce processus de terrestrialisation ? Telles sont quelques-unes des questions que tente d’éclaircir l’équipe de recherche du Muséum National des Sciences Naturelles (MNCN-CSIC) dans son dernier travail publié dans FEMS Microbiology Letters.

Dans ce cadre, ils suggèrent que les communautés microbiennes qui vivent sur les animaux (microbiome) auraient pu jouer un rôle déterminant dans le processus de colonisation du milieu terrestre.

Concrètement, ils ont analysé les microbiomes de la peau de poissons très particuliers qui adoptent des modes de vie amphibies, révélant un motif inattendu : les communautés bactériennes cutanées des poissons diffèrent de celles des roches sur lesquelles ils vivent et cette divergence reflète très bien la préférence des différentes espèces de poissons pour des habitats de plus en plus terrestres.

Pour parvenir à cette hypothèse, l’équipe a utilisé des méthodes génétiques de séquençage en masse de codes-barres bactériens, qui, comparées à une base de données de référence, permettent d’estimer la composition des espèces bactériennes de la peau de chaque espèce de poisson, ainsi que sur les roches sur lesquelles elles vivent ou l’eau marine environnante.

On a comparé trois espèces étroitement apparentées appartenant à la famille des blénidés qui cohabitent sur une même plage de Guam, dans l’archipel des îles Mariannes dans le Pacifique.

Le blénidé à points bleuâtres, Blenniella caudolineta, est entièrement aquatique et vit toujours sous l’eau, le sauteur des rochers à lèvres crenelées, Praealticus labrovitattus, est une espèce amphibie avec une préférence pour les flaques intertidales (la zone située entre la marée basse et la marée haute) et, à l’occasion, il se retrouve hors de l’eau.

Enfin, la blénie sauterine du Pacifique, Alticus arnoldorum, est considérée comme une espèce de poisson terrestre, puisqu’elle vit sur les rochers côtiers, au-dessus du niveau de l’eau, pendant presque toute sa vie adulte.

Des microbes qui leur permettent de vivre sur terre ?

« Nos résultats indiquent que, tandis que les communautés microbiennes présentes sur les roches où vivent les trois espèces sont assez similaires entre elles, le microbiome diffère entre les espèces de poisson. Pour être plus précis, le microbiome cutané du poisson aquatique est très similaire à celui des roches sur lesquelles il vit; le microbiome du poisson amphibie diverge notablement de celui des roches; et la divergence la plus marquée survient chez le sauteur des rochers du Pacifique, l’espèce de blénidé ou poissons terrestres », explique le chercheur du MNCN Iker Irisarri.

« L’un des résultats inattendus fut de trouver une prévalence accrue de bactéries photosynthétiques (cyanobactéries) sur la peau du sauteur des rochers terrestre. Nous pensons que les cyanobactéries, qui, tout comme les plantes, utilisent la lumière du soleil pour générer leur propre nourriture et libèrent de l’oxygène dans l’atmosphère, pourraient bénéficier au sauteur. Il est possible que l’oxygène libéré par les cyanobactéries aide à la respiration cutanée ou que celles-ci génèrent certains composés qui protègent les poissons terrestres du soleil, bien que pour le moment ce ne soient que des spéculations qui restent à tester », poursuit-il.

Cette nouvelle étude suggère que les pressions sélectives propres à chaque habitat, le long du gradient intertidal défini par les marées haute et basse, pourraient déterminer les microbiomes cutanés des poissons qui y vivent. Ces données indiquent que le microbiome pourrait contribuer aux adaptations écologiques et physiologiques qui permettent la vie amphibie et terrestre chez ces poissons si particuliers.

« L’hypothèse que nous avançons est que les communautés microbiennes ont pu jouer un rôle très important dans le saut évolutif consistant à passer de l’environnement aquatique à l’environnement terrestre, mais il faut poursuivre les expériences et rassembler des données génomiques pour déterminer s’il existe réellement une relation symbiotique bénéfique entre les bactéries et les poissons terrestres qui leur aurait permis de mieux s’adapter », conclut Irisarri.