L'adaptabilité de la vitamine B12 dans les algues de l'Antarctique a des implications pour le changement climatique et la vie dans l'océan Austral.

5 février 2024

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par l'Institution océanographique de Woods Hole

La carence en vitamine B12 chez les personnes peut causer de nombreux problèmes de santé et même devenir mortelle. Jusqu'à présent, on pensait également que les mêmes carences affectaient certains types d'algues. Une nouvelle étude a examiné l'exposition de l'algue Phaeocystis antarctica (P. antarctica) à une combinaison de fer et de conditions de vitamine B12. Les résultats montrent que cette algue a la capacité de survivre sans B12, ce que l'analyse informatique des séquences génomiques avait indiqué incorrectement.

L'algue, originaire de l'océan Austral, commence par une seule cellule qui peut se transformer en colonies de quelques millimètres. La recherche publiée dans les Comptes rendus de l'Académie nationale des sciences, intitulée « Flexible B12 ecophysiology of Phaeocystis antarctica due to a fusion B12-independent methionine synthase with widespread homologues », menée par le MIT, l'Institution océanographique de Woods Hole (WHOI), l'Institut J.C. Venter et l'Institution Scripps d'océanographie (UCSD), a découvert que, contrairement à d'autres phytoplanctons polaires clés, P. antarctica peut survivre avec ou sans vitamine B12.

« La vitamine B12 est vraiment importante pour le métabolisme des algues car elle leur permet de produire un acide aminé clé de manière plus efficace », a déclaré Makoto Saito, l'un des coauteurs de l'étude et chercheur principal à l'Institution océanographique de Woods Hole (WHOI).

« Lorsque vous ne pouvez pas obtenir de vitamine B12, la vie a des moyens de produire ces acides aminés plus lentement, ce qui les fait également croître plus lentement. Dans ce cas, il y a deux formes de l'enzyme qui produit l'acide aminé méthionine, l'une ayant besoin de B12 et l'autre qui est beaucoup plus lente mais qui n'a pas besoin de B12. Cela signifie que P. antarctica a la capacité de s'adapter et de survivre en cas de faible disponibilité en B12. »

Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion en étudiant les protéines de P. antarctica dans une culture en laboratoire et en cherchant également des protéines clés dans des échantillons du terrain. Au cours de leurs observations, ils ont découvert que l'algue possédait une protéine de fusion métionine synthase indépendante de la B12 (MetE). Le gène MetE n'est pas nouveau, mais on pensait auparavant qu'il n'était pas possédé par P. antarctica. MetE donne à l'algue la flexibilité nécessaire pour s'adapter à une faible disponibilité en vitamine B12.

« Cette étude suggère que la réalité est plus complexe. Pour la plupart des algues, maintenir un métabolisme flexible pour la B12 est bénéfique, étant donné la rareté de l'approvisionnement en vitamine dans l'eau de mer », a déclaré Deepa Rao, chercheuse principale de l'étude et ancienne chercheuse postdoctorale du MIT. « Cette flexibilité leur permet de produire des acides aminés essentiels, même lorsqu'ils ne peuvent pas en obtenir suffisamment de l'environnement. Cela implique que la classification des algues en tant qu'exigeant ou non de la B12 pourrait être trop simpliste. »

P. antarctica, qui se trouve à la base de la chaîne alimentaire, était considérée comme étant entièrement contrôlée par la nutrition en fer. La découverte du gène MetE indique également que la vitamine B12 joue probablement un rôle. En raison de sa présence chez P. antarctica, l'adaptabilité de l'algue lui confère un avantage potentiel pour fleurir au début du printemps austral, lorsque les bactéries produisant de la B12 sont moins nombreuses.

Cette découverte a également des implications pour le changement climatique. L'océan Austral, où se trouve P. antarctica, joue un rôle significatif dans le cycle du carbone de la Terre. P. antarctica absorbe le CO2 et libère de l'oxygène par photosynthèse.

« À mesure que notre climat mondial se réchauffe, une quantité croissante de fer pénètre dans l'océan Austral côtier en provenance des glaciers fondants », a déclaré Saito. « Prédire quel sera le prochain facteur limitant après le fer est important, et la B12 semble en être un. Les modélisateurs du climat veulent savoir combien d'algues poussent dans l'océan afin de faire des prédictions correctes, et ils ont paramétré le fer, mais n'ont pas encore inclus la B12 dans ces modèles. »

« Nous sommes particulièrement intéressés à en savoir plus sur l'étendue de la diversité au niveau des souches. Il sera intéressant de voir si les souches indépendantes de la B12 ont un avantage compétitif dans un océan Austral plus chaud », a déclaré l'un des coauteurs de l'étude, Andy Allen, professeur conjoint à l'Institut J. Craig Venter et à l'Institution Scripps d'océanographie de l'Université de Californie à San Diego. « Étant donné qu'il y a un coût à l'indépendance vis-à-vis de la B12 en termes d'efficacité métabolique, une question importante est de savoir si les souches qui nécessitent de la B12 pourraient devenir dépendantes des bactéries productrices de B12. »

The discovery that P. antarctica has the ability to adapt to minimal vitamin B12 availability turns out to be true for many other species of algae that were previously also assumed to be strict B12 users. The findings from this study will pave the way for future research related to the carbon cycle and how different types of algae survive in the Southern Ocean's cold and harsh environment.

Provided by Woods Hole Oceanographic Institution