Diversity of microbial interactions in the marine environment : from multi-specific to multi-organisms biofilms

Abstract

La formation de biofilm multi-organismes est rarement étudiée en particulier avec des organismes marins. Ce travail a d’abord mis en évidence une hétérogénéité des capacités de formation du biofilm et de la matrice de bactéries isolées de Méditerranée. L’étude de biofilms multi-espèces a permis de révéler des effets antagonistes et bénéfiques de certaines souches sur le développement du biofilm de leurs partenaires. Les interactions entre amibes et bactéries marines inoculées à un faible ratio ont ensuite montré que toutes les souches testées ont été phagocytées par Acanthamoeba castellanii. Cependant, différents mécanismes d’échappement à leur prédateur ont été mis en évidence tels qu’une localisation intranucléolaire des bactéries ou au sein de pelotes fécales expulsées de l’amibe. En revanche, lorsque les amibes ont été ajoutées sur des biofilms monospécifiques ou multi-spécifiques préalablement formés, une majorité de bactéries a fini par se détacher. Le surnageant amibien a également induit un détachement chez deux des bactéries de leur biofilm monospécifique, ainsi que des modifications phénotypiques chez ces mêmes souches, suggérant que des composés amibiens sont secrétés et détectés par les bactéries. Par conséquent, alors qu’on aurait pu s’attendre à un simple broutage des bactéries marines par les amibes, une diversité de comportements bactériens a été mis en évidence donnant une idée sur la diversité des mécanismes d’interaction pouvant exister dans l’environnement marin.The formation of multi-organisms biofilms is poorly studied especially with marine organisms. This work first showed that strains harvested in biofilms from the Mediterranean Sea displayed a heterogeneity in their biofilm formation abilities and a diversity of matrix compounds. The study of multi-species biofilms revealed antagonistic and beneficial effects of some strains on the biofilm development of their partners. The interactions between amoebae and marine bacteria inoculated at a low ratio showed that all the strains tested were phagocytosed by Acanthamoeba castellanii. However, different mechanisms of escapement from their predators have been unraveled, such as a bacterial localization within the cell nucleolus or within fecal pellets expelled from amoebae. However, when the amoebae were added to a preformed bacterial monospecies or multispecies biofilms, a majority of bacteria detached from the surface. The amoebae supernatant induced also a bacterial detachment on two of the bacteria in monospecies biofilms, as well as morphological changes of these bacteria, suggesting that amoeba chemical cues are secreted and detected by the bacteria. Therefore, although a simple grazing of non-pathogenic marine bacteria by amoebae could have been expected, a diversity of bacterial behaviors was unraveled giving an idea on the diversity of interaction mechanisms that may exist in the marine environment