Molecular Detection and Ecological Significance of the Cyanobacterial Genera Geitlerinema and

Leptolyngbya in Black Band Disease of Corals (BBD)

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

La Maladie des Bandes Noires (Black-Band Disease : BBD)

Clinique

Bande noire assez mate.

Elle se propage le long de la colonie en laissant derrière

elle le squelette blanc et nu du corail.

Elle progresse de quelques millimètres par jour (3 à 10mm) pouvant ainsi anéantir une colonie en moins

d’un mois.

© NOAA

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Etiologie

Phormidium corallyticum (anciennement Oscillatoria submembranaceae) serait l’agent principal de cette maladie.  Elle est à l’origine de la coloration noire présence de la phycoérythrine.

 

Photo d’un corail dur atteint de Black Band Disease (http://www.coral.noaa.gov)

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Ainsworth et al., 2006

Pathogénie 

Le tissu du corail est détruit en raison de l’absence d’oxygène au niveau de

la zone en contact avec la bande noire

les tissus sont exposés aux sulfures d’hydrogène produits par les bactéries

Les bactéries nécrosent le tissu du corail en sécrétant un produit toxique.

Le squelette du corail laissé derrière est alors en contraste avec la bande

noire créée par les cyanobactéries.

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Key Largo Floride (10)

BAHAMAS (9)Virgin Islands US St. Croix (7) île de Negros

Philippines (3)

Localisation des échantillons collectés dans les récifs coralliens atteints par la BBD

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LES TECHNIQUES MOLECULAIRES ET LES METHODES

DE CULTURE UTILISEES :

Extraction d'ADN et Amplification de gène ribosomique ARNr 16S par PCR

à l’aide d’amorces « universelles » .

Le clonage et le séquençage 

Analyses de BLAST

Analyses Phylogénétiques

Technique d’électrophorèse (Denaturing gradient gel electrophoresis :

DGGE)

Les capacités photosynthétiques de cyanobactéries isolées

Photomicroscopie

Accession des numéros à la séquence de Nucléotide (Base de données

GenBank)

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Le clonage et le séquençage du gène 16S ARNr des trois isolats de Caraïbes suivie par l’analyse de BLAST, a révélé qu'ils étaient 99% semblables à celui de la Geitlerinema sp.

Le séquençage d’ARNr 16S des 2 isolats venant de 2 hôtes différents de corail a montré 94% de similitude à celle de Leptolyngbya sp.

2 cyanobactéries ont été isolées d'un échantillon de Philippines

99% semblable à celui de la Geitlerinema sp. 98% semblable à celle de la souche Leptolyngbya sp.

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Analyse phylogénétique des séquences de cyanobactéries 

Arbre phylogénétique basé sur les séquences des gènes codant pour l’ARNr 16S des isolats de cyanobactéries de BBD

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Analyses des échantillons collectés par Electrophorèse (DGGE)  E

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Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion ConclusionCapacités Photosynthétique des isolats Geitlerinema et Leptolyngbya  

Geitlerinema , aérobie

Geitlerinema , anaérobie

Leptolyngbya, aérobie

Leptolyngbya, anaérobie

Photosynthèse-versus-éclairement pour les isolats de Geitlerinema et Leptolyngbya Dans des conditions aérobie et anaérobie avec 0,5 mM de Sulfure

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Les résultats moléculaires de la diversité des cyanobactéries

La technique de DGGE : 99% des isolats semblables à celui de Geitlerinema sp. cette cyanobactérie est un membre de la communauté BBD sur les récifs de la Floride et aux Bahamas.

Geitlerinema sp Geitlerinema PCC 9818. x100 (2-3µ) mobilité par rotation

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

2 cyanobactéries isolées des Caraïbes BBD échantillons la souche Leptolyngbya sp.

les cyanobactéries liées à Leptolyngbya sont présents dans le consortium microbien de la maladie en Caraïbes.

©Jeff Johansen (www-cyanosite.bio.purdue.edu) Leptolyngbia PCC 7818 x40 (2-3 µ) phycoérytrine

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Signification écologique des cyanobactéries de la BBD

Les cyanobactéries du genre Geitlerinema et Leptolyngbya isolés de la bande noire supportent tous la stratégie de la photosynthèse oxygénique résistant au sulfure rare chez les cyanobactéries.

La capacité des cyanobactéries BBD à tolérer le sulfure peut avoir une importance écologique La présence de sulfures peut empêcher d'autres cyanobactéries marines de coloniser l’environnement de la maladie.

La présence de « microcystine » toxine de cyanobactéries rôle essentiel dans la pathogénicité de BBD.

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Un rôle important en termes physico-chimiques de la structure de la bande La migration verticale.

Beaucoup de cyanobactéries filamenteuses ne tolèrent pas la lumière des niveaux élevés et ont la capacité d'auto-ombrage et / ou de migrer vers les plus bas niveaux de valeurs de lumière .

Pendant les périodes de faible éclairage Pendant la forte lumière

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Non seulement une seule espèce de cyanobactéries qui

constitue la maladie des bandes noires mais une sorte de

plusieurs espèces.

Cette étude peut former une ligne microbienne nécessaire

pour les études futures qui vont permettre d’identifier le

contrôle environnemental de la transmission de cette maladie

dans la colonne d’eau et le développement de l’infection chez

les coraux sains.

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

LACUNES

Peu d’étude concernant les maladies de coraux ont été réalisées.

La confusion dans la littérature a besoin d’être clarifiée en utilisant à

la fois des approches écologiques et biomédicales.

Les facteurs environnementaux qui mènent au développement de la maladie sont peu connus.

Il se peut que la maladie est la conséquence d’une combinaison des réponses de corail et de microbes au stress environnemental.

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion

Future challenges

Mise en place des structures capables d’enregistrer et d’uniformiser

les informations recueillies au niveau mondial envisager des

mesures curatives et défensives efficaces.

Une collaboration nationale et internationale pour des futures études

vont tenter de résoudre les problèmes liés aux maladies des coraux ,

d’identifier le contrôle environnemental de la transmission de cette

maladie dans l’eau de mer et le développement de l’infection dans les

coraux sains.

Merci pour votre Attention

References Ainsworth T. D., E. Kramasky-Winter,Y. Loya, O. Hoegh-Guldberg, and M. Fine. 2006. Coral Disease Diagnostics: What’s between a Plague and a Band?. Appl. Environ. Microbiol. p. 981–992.Edmund P. Green and Andrew W. Bruckner. 2000. The significance of coral disease epizootiology for coral reef Conservation, Biological Conservation 96 (2000) 347 - 361.Frias-Lopez, J., G. T. Bonheyo, Q. S. Jin, and B. W. Fouke. 2003. Cyanobacteria associated with coral black band disease in Caribbean and Indo-Pacific Reefs. Appl. Environ. Microbiol. 69:2409–2413.Frias-Lopez, J., J. S. Klaus, G. T. Bonheyo, and B. W. Fouke. 2004. Bacterial community associated with black band disease in corals. Appl. Environ. Microbiol. 70:5955–5962.Frias-Lopez, J., J. S. Klaus, G. T. Bonheyo, and B. W. Fouke. 2004. Identification of Differential Gene Expression in Bacteria Associated with Coral Black Band Disease by Using RNA-Arbitrarily Primed PCR. Appl. Environ. Microbiol. p. 3687–3694.Carlton, R. G., and L. L. Richardson. 1995. Oxygen and sulfide dynamics in a horizontally migrating cyanobacterial mat: black band disease of corals. FEMS Microbiol. Ecol. 18:155–162.Richardson, L. L., and K. G. Kuta. 2003. Ecological physiology of the black band disease cyanobacterium Phormidium corallyticum. FEMS Microbiol. Ecol. 43:287–298.Sekar, R., D. K. Mills, E. R. Remily, J. D. Voss, and L. L. Richardson. 2006.Microbial communities in the surface mucopolysaccharide layer and the black band microbial mat of black band-diseased Siderastrea siderea. Appl. Environ. Microbiol. 72:5963–5973.Vimal J., 2007. Physiopathologie des Coraux. Thèse, UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD - LYON I. 127p.Work, Thierry M. Laurie L. Richardson, Taylor L. Reynolds , Bette L. Willis.2008. Biomedical and veterinary science can increase our understanding of coral disease. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 362 (2008) 63–70.Sites internet : www.fao.org www.coraux.univ-reunion.fr www.coral.noaa.gov