Jack Cook, Institut océanographique de Woods Hole.
Les enzymes sont essentielles à la vie telle que nous la comprenons sur Terre. Mais une fois qu'ils ont participé à toutes les réactions dans lesquelles ils sont impliqués, à quoi cela sert-il d'avoir ces macromolécules synthétisées de manière coûteuse qui traînent autour de la cellule, en attendant leur prochain repas de substrat ? Surtout si ces enzymes enferment également d'autres matériaux, comme le fer, dans leur structure. Et que se passe-t-il si l'organisme hôte des enzymes existe dans un environnement limité en nutriments, par exemple HNLC (haute teneur en nutriments et faible teneur en chlorophylle) de l'océan (qui ont la réputation d'avoir une faible productivité primaire malgré des apports adéquats des principaux nutriments limitants - N et P - mais qui peuvent être pauvres en Fe) ? Ne serait-il pas formidable alors que le composant non enzymatique puisse être partagé ou recyclé dans d'autres composés jusqu'à ce que ces enzymes soient à nouveau nécessaires... ? La science-fiction? Peut-être pas : entrez dans la cyanobactérie Crocosphaera watsonii (oui, je sais c'est un procaryote, mais c'est aussi un autotrophe, donc c'est une plante en ce qui me concerne !). Travailler avec le microbe marin fixateur d'azote (diazotrophe) C. watsonii, Mak Saïto et al. (PNAS; doi:10.1073/pnas.1006943108) ont découvert un cycle quotidien à grande échelle de variations des protéines contenant du fer, impliquées dans la photosynthèse (le jour) et la fixation de N (la nuit). La synthèse et la dégradation quotidiennes des enzymes entraînent une «réduction de l'inventaire des métalloenzymes cellulaires qui nécessite env. 40 % de fer en moins que si ces enzymes étaient maintenues tout au long du cycle journalier ». Bien que cette stratégie soit coûteuse en termes de dépenses énergétiques, elle est considérée comme un avantage majeur dans un environnement de pénurie de fer. En conséquence, Crocosphères peut à la fois habiter des régions pauvres en fer et atteindre une biomasse et une fixation d'azote plus élevées qu'il n'y parviendrait autrement. Quelque chose d'aussi élégant doit sûrement être vrai. Ou, pour paraphraser Voltaire, si ce cycle journalier de récupération du fer n'existait pas, il faudrait l'inventer . Sans aucun doute, le fer – « or rouillé » pour justifier le titre de cet objet – est bien plus précieux que son homonyme aurique plus brillant dans ces environnements pauvres en nutriments. Le mantra actuel dans le monde de la gestion des ressources est « les trois R » – réduire, réutiliser, recycler. Crocosphaera watsonii semble adopter la réutilisation et le recyclage du fer, ce qui réduit sa dépendance vis-à-vis des sources externes de ce nutriment essentiel. Trois sur trois c'est pas mal du tout ! Et quelque chose que nous, les humains, pourrions apprendre ? Fait intéressant, sur un thème similaire – « la micro-gestion des ressources rares », Christel Hassler et ses collègues (PNAS 108: 1076–1081, 2011) ont découvert que d'autres phytoplanctons marins (eucaryotes) peuvent améliorer la biodisponibilité du fer en sécrétant des saccharides qui chélatent le métal. Doux!
