Extrait de la Lettre n°9 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)

1- Cytogramme composite obtenu par cytométrie en flux. (Données Marie, Roscoff).

2-Distribution verticale des Prochlorococcus (Proc), Synechococcus (Syn), picoeucaryotes (Euk), bactéries (Bact) et virus obtenue en Mer Méditerranée (18°E, 34°N) lors de la campagne océanographique MINOS (juin 1996).

Ces dernières années le développement de nouvelles techniques a permis la détection successivement du nanoplancton puis des virus, modifiant sensiblement notre connaissance du fonctionnement des écosystèmes océaniques.

Les virus, le groupe de particule le plus abondant dans l’océan
L’existence des virus dans le milieu marin est connue depuis le début des années 50, mais en raison de leur petite taille (50 à 200 nm), l’absence de techniques appropriées a longtemps limité leur étude écologique. Au cours de la dernière décennie, de nouvelles approches ont été employées pour cerner leur rôle: microscopie électronique, microscopie en épifluorescence, biologie moléculaire. Cela a permis d'établir que les virus constituent le groupe de particules biologiques le plus abondant dans l'océan. Des études de plus en plus nombreuses tentent d’en comprendre l’importance et le rôle écologique.

Leur rôle écologique?
Outre l’impact que ces virus peuvent avoir dans les échanges génétiques entre organismes marins, ils ont un rôle clé dans le fonctionnement des écosystèmes. Ainsi la disparition des bactéries en milieu côtier est imputable pour moitié à la prédation et pour moitié à la lyse virale. Ils pourraient aussi réguler la prolifération d’espèces algales subissant une faible prédation. Les virus s'attaquant à des populations contenant des composés tels que le DMS (Phaeocystis) jouent sans doute un rôle très important dans leur relarguage dans le milieu marin.

La cytométrie en flux, un outil de détection puissant
Les techniques utilisées jusqu'à présent pour étudier les virus avaient chacune des inconvénients qui les rendaient difficilement utilisables à l'échelle de campagnes océanographiques. Par exemple la microscopie en épifluorescence a l'inconvénient de ne permettre l’analyse que d’un nombre limité d’échantillons, ni, surtout, de différencier les virus des petites bactéries dans le milieu naturel. La cytométrie en flux vient tout récemment d’être appliquée avec succès à la détection et l’énumération de virus en solution. L’utilisation des sondes fluorescentes, marquant les acides nucléiques, telles que le YOYO-1, le TOTO-1, le PicoGreen et surtout le SYBR Green-I, permet de différencier la population virale, les bactéries, les débris et autres particules en suspension (figure 1).

La méthode a d’abord été mise au point à partir de cultures algales (Phaeocystis pouchetii, Micromonas pusilla), infectées par des virus spécifiques, dont la taille est comprise entre 120 et 150 nm. Les comptages obtenus par cytométrie en flux se sont révélés équivalents ou supérieurs à ceux obtenus par les techniques de microscopie, lors d’expériences d’infection de cultures d’algues. Différents types de virus en culture ont par la suite été étudiés, et les plus petites particules virales analysables actuellement par cytométrie en flux ont une taille de l’ordre de 50 nm et un contenu en acides nucléiques avoisinant 40 000 paires de bases (bactériophage T7).

L’application de la méthode au milieu naturel, a permis de distinguer deux voire trois populations virales différentes (figure 1). Dans les eaux oligotrophes du Pacifique équatorial et de la Mer Méditerranée, les concentrations virales obtenues par cytométrie en flux varient de 2 106 à 6 106 (figure 2), alors que l’on trouve des concentrations proches de 2 107 dans les eaux côtières de la Manche.

La cytométrie en flux permet l’analyse quantitative d’un grand nombre d’échantillons (typiquement un par minute), et l’utilisation de cette technique nous aidera, sans aucun doute, à mieux appréhender l’importance écologique des populations virales dans le milieu marin.

Contact :
Dominique MARIE, Daniel VAULOT
marie@sb-roscoff.fr
Station Biologique, CNRS-INSU et Université Pierre et Marie Curie, BP 74, 29682 Roscoff Cedex