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Paris, 26 avril 2012

Une nouvelle espèce de bactérie forme des minéraux intracellulaires

Une nouvelle espèce de bactérie photosynthétique vient d'être mise en évidence : elle est capable de contrôler la formation de minéraux (carbonates de calcium, magnésium, baryum, strontium), à l'intérieur même de son organisme. Publiée dans Science le 27 avril 2012, une étude menée par des chercheurs français(1) révèle l'existence de ce nouveau type de biominéralisation dont le mécanisme est encore inconnu. Cette découverte a d'importantes implications pour l'interprétation du registre fossile ancien.

Les cyanobactéries focalisent depuis longtemps l'attention des scientifiques. Capables de photosynthèse(2), ces micro-organismes ont joué un rôle majeur dans l'histoire de la Terre, conduisant notamment à l'oxygénation de l'atmosphère. Certaines cyanobactéries sont capables de former des carbonates de calcium(3) à l'extérieur de leur cellule, notamment celles associées aux stromatolites, des roches carbonées qui datent d'environ 3,5 milliards d'années et comptent parmi les plus anciennes traces de vie sur Terre. Des cyanobactéries fossiles pourraient donc se retrouver au sein de ce type de formation. Pourtant, les premières cyanobactéries fossiles datent seulement de 700 millions d'années bien après le début de l'oxygénation de la Terre qui remonterait à 2,3 milliards d'années. Pourquoi un tel laps de temps ?

Une équipe française(1) vient peut-être d'apporter une réponse. Dans des stromatolites recueillis dans un lac de cratère mexicain et cultivés au laboratoire, les scientifiques ont mis en évidence une nouvelle espèce de cyanobactérie, baptisée Candidatus Gloeomargarita lithophora. Ce micro-organisme est issu d'une lignée qui a divergé précocement chez les cyanobactéries. Sa principale caractéristique : grâce à un mécanisme de biominéralisation encore inconnu, cette cyanobactérie fabrique des nanoparticules de carbonate de calcium intracellulaires, d'environ 270 nanomètres (soit 270 milliardièmes de mètres). Si l'on connaissait l'existence de cyanobactéries capables de former du carbonate de calcium extracellulaire au sein des stromatolites, c'est la première fois que l'on révèle une formation à l'intérieur de la cellule. Autre particularité de cette nouvelle espèce : elle accumule le strontium et le baryum pour l'incorporer aux carbonates.

Cette découverte a d'importantes implications pour l'interprétation du registre fossile ancien. En effet, si les cyanobactéries associées aux stromatolites formaient des carbonates à l'intérieur de leurs cellules et non pas à l'extérieur, elles n'auraient pas été préservées dans le registre fossile et pourraient expliquer le laps de temps entre leur apparition (il y a au moins 2,3 milliards d'années) et les plus vieux fossiles retrouvés (il y a 700 millions d'années). Reste désormais à découvrir pourquoi et comment cette cyanobactérie fabrique ce carbonate de calcium.

Cyanobactérie

© Karim Benzerara & Stefan Borensztajn

Image de Candidatus Gloeomargarita lithophora. On distingue à l'intérieur de la cyanobactérie les inclusions de carbonates de calcium, magnésium, strontium et baryum.




Notes :

(1) L'équipe est composée de chercheurs de l'Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (CNRS/UPMC/Université Paris Diderot/IPGP/IRD), du Laboratoire écologie, systématique et évolution (CNRS/Université Paris-Sud), du Laboratoire de minéralogie et de cosmochimie du Muséum (Muséum national d'Histoire naturelle/CNRS), de l'Institut de Physique du Globe de Paris (CNRS/IPGP/Université Paris Diderot), en collaboration avec l'Université de Stanford aux Etats-Unis.
(2) La photosynthèse permet aux cyanobactéries de capter l'énergie lumineuse grâce à des pigments pour produire de la matière organique à partir du dioxyde de carbone en libérant du dioxygène comme produit de déchet.
(3) Constitutif de la craie, du calcaire et du marbre, le carbonate de calcium compose les coraux, les coquilles d'escargots ou d'animaux et les stromatolites.

Références :

An Early-Branching Microbialite Cyanobacterium Forms Intracellular Carbonates, Estelle Couradeau, Karim Benzerara, Emmanuelle Gérard, David Moreira, Sylvain Bernard, Gordon E. Brown Jr., Purificación López-García – Science, 27 avril 2012

Contacts :

Chercheur CNRS :
> Purificación López-García l T. 01 69 15 76 08 l puri.lopez@u-psud.fr
> Karim Benzerara l T. 01 44 27 75 42 l karim.benzerara@impmc.upmc.fr

Presse CNRS l Elsa Champion l T. 01 44 96 43 90 l elsa.champion@cnrs-dir.fr


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