Les récifs coralliens comptent parmi les écosystèmes marins les plus riches en biodiversité et rendent de nombreux services essentiels, qu'il s'agisse de protection côtière, de ressources alimentaires ou de réservoirs de molécules bioactives. Pourtant, alors que leur déclin s'accélère sous l'effet du changement climatique et d'autres pressions humaines, le potentiel microbien et moléculaire associé aux coraux constructeurs de récifs reste encore très peu documenté.
Une cartographie systématique de la diversité microbienne
Dans une étude dirigée par l'Institut universitaire européen de la Mer (IUEM, UBO–CNRS–IRD), des chercheurs, dont les équipes du Genoscope (CEA-Jacob), ont entrepris de dresser une cartographie systématique de cette diversité cachée. Les auteurs ont analysé les microbiomes de 820 échantillons de coraux constructeurs de récifs, issus de trois genres représentatifs : Porites, Pocillopora et Millepora. Ces échantillons ont été collectés sur 99 récifs répartis sur 32 îles du Pacifique dans le cadre de l'expédition Tara Pacific, et complétés par des métagénomes publics provenant d'autres coraux et d'éponges. Cette approche a permis de reconstituer plus de 13 000 génomes microbiens, réunis dans la nouvelle ressource de référence Reef Microbiomics Database.
Une biodiversité microbienne et un potentiel biosynthétique inédit
L'étude dévoile l'étendue de la nouveauté génomique associée aux récifs coralliens. Parmi les 4 224 espèces microbiennes identifiées, près de 90 % ne disposaient auparavant d'aucune information génomique, et cette proportion dépasse 99 % pour les espèces détectées spécifiquement dans les échantillons Tara Pacific.
Les auteurs ont également montré que cette nouveauté taxonomique s'accompagne d'une richesse fonctionnelle remarquable. Le catalogue génétique issu des microbiomes récifaux contient 16,3 millions de gènes non redondants, avec une proportion importante de gènes encore non caractérisés. Les génomes microbiens associés aux récifs sont en moyenne plus grands que ceux des microorganismes du large et enrichis en protéines dites « eucaryote-like», souvent impliquées dans les interactions étroites entre microbes et hôtes. Ces résultats confirment que les coraux hébergent une microbiologie spécialisée, façonnée par la vie en association avec un organisme hôte.
L'un des apports majeurs de l'étude concerne le potentiel biosynthétique de ces microbiomes, c'est-à-dire leur capacité à produire des métabolites (petites molécules produites par les êtres vivants au cours de leur fonctionnement) spécialisés potentiellement bioactifs. Les chercheurs ont montré que les microbiomes des récifs possèdent une diversité biosynthétique plus riche que celle observée dans le microbiome du large.
Des lignées bactériennes prometteuses
L'étude identifie aussi des groupes bactériens particulièrement intéressants, notamment au sein des Acidobacteriota, dont certains représentants possèdent un nombre très élevé de clusters biosynthétiques. Les auteurs ont poussé l'analyse jusqu'à une validation expérimentale de plusieurs voies de biosynthèse, mettant en évidence de nouvelles enzymes et de nouveaux peptides modifiés, dont certains présentent une activité inhibitrice vis-à-vis d'une protéase humaine. Ces résultats illustrent le potentiel biotechnologique de microorganismes jusque-là largement ignorés dans les récifs coralliens.
Un enjeu de conservation majeur
La disparition progressive des récifs coralliens n'implique pas seulement une perte d'espèces visibles : elle menace aussi une immense diversité microbienne, génétique et moléculaire encore largement inconnue. Les auteurs montrent ainsi que la préservation des récifs revient aussi à préserver un patrimoine biologique et chimique potentiellement précieux pour les biotechnologies et la découverte de nouvelles molécules.