Eco-holobionte : une approche holistique pour mieux comprendre les interactions hôte-micro-organismes

Au cours de dernières décennies, la recherche sur le microbiome est devenu un sujet de grand intérêt scientifique et public. De nombreuses études émergent notamment sur l’influence de la composition du microbiome et de ses relations avec l’hôte. Toutefois, les connaissances restent limitées sur l’importance des interactions entre espèces et des liens entre les composantes d’un écosystème sur la constitution du microbiome. Afin de combler ces lacunes, un article récent propose le concept d’éco-holobionte, une approche globale des interactions entre microbiomes d’un écosystème.

Récemment défini, le microbiome correspond à l’ensemble des génomes des microbiotes occupant un environnement particulier. Cette notion tient compte des interactions entre les micro-organismes et les conditions environnementales qui les entourent (Berg et al, 2020). Les microbiomes jouent un rôle essentiel dans la santé et le bien-être de l’hôte qui les héberge. En effet, il existe de nombreuses interactions hôte-microbiome capables d’influencer la résistance de l’hôte à des facteurs environnementaux défavorables.

Ainsi, l’hôte et son microbiome sont de plus en plus considérés comme une unité appelée « holobionte », dans laquelle le microbiome fournit une extension génomique et fonctionnelle à l’hôte (Hacquard, 2015). Alors que ce concept a considérablement élargi la compréhension des interactions hôte-microbiome, il met également en évidence certaines lacunes dans les connaissances. Afin de les combler, un article récent (Singh et al, 2020) propose d’étendre le concept d’holobionte à celui d’éco-holobionte, une approche globale des interactions entre les microbiomes d’un écosystème.

Hôte-microbiome : une théorie de coévolution et des interactions constantes

Selon ce travail, il existe de nombreuses voies d’interactions hôte-microbiome, à la fois positives et négatives, bien qu’elles soient le plus souvent bénéfiques et symbiotiques. Plusieurs théories supposent notamment que l’hôte et le microbiome ont évolué ensemble et qu’ils s’enrichissent mutuellement. Des résultats récents démontrent notamment que – malgré leur composition microbienne distincte – les plantes et les intestins partagent les mêmes taxons microbiens (Mendes, 2015). D’autres données révèlent que les microbiomes des plantes proviennent du sol et/ou de l’air et sont régulièrement échangés entre les fleurs et les pollinisateurs ou entre les feuilles et les herbivores (Ushio, 2015 ; Shikano, 2017 ; Kim, 2019).

D’autre part, les interactions hôtes-microbiomes sont généralement influencées par la génétique et l’état nutritionnel de l’hôte. De nouvelles données suggèrent également que la composition du microbiome est influencée par des variables abiotiques – sols, eau, air – (Hacquard, 2015 ; Hamonts, 2018). C’est le cas par exemple pour les plantes : des interactions spécifiques ont lieu dans la rhizosphère et l’endosphère et peuvent ainsi modifier de manière significative la composition microbienne et la compétition pour les nutriments (Coyte, 2015 ; Thakur, 2019).

L’influence des interactions entre espèces sur le microbiome encore peu étudiée

Si l’influence des facteurs abiotiques sur la composition et les interactions hôte-microbiome est aujourd’hui bien documentée, peu de données sont disponibles sur l’impact des interactions biotiques. En effet, seule une fraction de la variabilité du microbiome s’explique par la génétique de l’hôte ainsi que par des facteurs physiques comme le climat et les sols.

De plus, la manière dont les interactions microbiennes entre espèces influencent l’hôte et l’environnement demeure obscure (Ushio, 2015 ; Shikano, 2017). Selon les auteurs, il existe ainsi des lacunes dans les connaissances qui doivent être abordées afin d’étudier les interactions entre les microbiomes des différents composants d’un même écosystème.

Eco-holobionte : une approche globale et similaire au “One Health” pour renforcer les connaissances actuelles

Afin d’identifier les processus écologiques régissant la composition et le fonctionnement des microbiomes, cet article propose une approche basée sur le concept d’éco-holobionte. Cette approche holistique et appuyée par des études scientifiques récentes, associe l’holobionte avec d’autres composantes de l’écosystème.

Le concept d’éco-holobionte suggère que l’interaction entre les microbiomes biotiques – plantes et animaux – et environnementaux – sol, eau, air – forme une boucle microbiologique susceptible d’influencer la constitution des holobiontes pour tous les organismes vivants au sein d’un écosystème (voir figure 1). Ainsi, cette approche est similaire au “One Health” qui suppose que les microbiomes environnementaux et animaux sont capables d’affecter le microbiome humain et donc la santé (Trinh, 2018).

En conclusion de ce travail, les auteurs insistent sur la nécessité d’une telle approche pour améliorer les connaissances actuelles sur les facteurs déterminants des micro-organismes de l’hôte et de la santé globale de l’écosystème. Sans ce concept, des informations essentielles sur la dissémination, la transmission et la colonisation de l’hôte par les communautés microbiennes risquent de nous échapper.

Basé sur : Brajesh K. Singh et al. Eco-holobiont: A new concept to identify drivers of host-associated microorganisms. Environmental Microbiology, 2020;22(2):564–567.