Leptolyngbya in Black Band Disease of Corals (BBD) Molecular Detection and Ecological Significance of the Cyanobacterial Genera Geitlerinema and Leptolyngbya in Black Band Disease of Corals (BBD) Présenté par : BOUAFIF Cyrine Master Océanographie BEM Université de la Méditerranée Aix-Marseille II - Centre d’Océanologie de Marseille

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 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. Ainsworth et al., 2006

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

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion 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. non cultivé Echant. cultivé E. non cultivé Echant. cultivé E. non cultivé Echant. cultivé E. non cultivé Echant. cultivé E. non cultivé Echant. cultivé

Introduction Matériel et Méthodes Résultats Discussion Conclusion Capacités Photosynthétique des isolats Geitlerinema et Leptolyngbya   Geitlerinema , aérobie Leptolyngbya, aérobie Geitlerinema , anaérobie 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 la forte lumière Pendant les périodes de faible éclairage

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 Sites internet : www.fao.org www.coraux.univ-reunion.fr 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