Santé

La bactérie du désert se cale sur le cycle de l'eau

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Des scientifiques français ont découvert une bactérie bien particulière : la bactérie du désert. Elle est capable de se protéger contre la déshydratation tout en se multipliant, ce qui est exceptionnel. De plus, elle semble caler son mode de vie sur le cycle de l'eau, bien régulier dans les régions désertiques.

La bactérie du désert est capable de se diviser tout en se protégeant de la déshydratation et cale son mode de vie sur le cycle de l'eau. © antonioperezrio.com, Flickr, cc by nc-nd 2.0

Dans le désert, les organismes vivants sont confrontés à des conditions climatiques hostiles et doivent adopter des stratégies évolutives permettant de s'adapter. Les bactéries n'échappent pas à cette règle. La raréfaction des ressources, particulièrement l'eau, est un obstacle qu'elles doivent impérativement contourner. Dans les déserts chauds et secs, en dehors des rares événements pluvieux, l'eau n'est disponible qu'à la fin de la nuit, au moment de la rosée, quand de fines gouttelettes d'eau condensent sur les grains de sable. Cette période faste ne dure que 2 à 3 heures et n'a lieu que quand la température de l'air est inférieure à celle du sable, à savoir principalement l'hiver. Une fenêtre courte, à ne pas manquer.

On compte  « environ 1.000 à 10.000 bactéries par gramme de sable » dans le désert, selon Thierry Heulin du laboratoire d'écologie microbienne de la rhizosphère et d'environnements extrêmes (Lemire, UMR 6191 BVME, IBEB) du CEA, contacté par Futura-Sciences. Dans le désert, la diversité des espèces bactériennes est proche de celle de milieux tempérés. En revanche, pour chaque espèce, les populations sont assez faibles à cause des facteurs limitants tels que la raréfaction de l'eau. La plupart des mécanismes d'adaptation aux conditions extrêmes sont encore inconnus.

Un kyste bactérien capable de se diviser

Des scientifiques ont mené une campagne de recherche dans le sud de la Tunisie sur le site de la chute de la météorite de Tataouine. Comme l'indique Thierry Heulin, ces investigations, auxquelles il a participé, « visaient à identifier les bactéries responsables de l'altération des fragments de météorites enfouis dans le sable depuis soixante ans et à comprendre leur adaptation aux conditions extrêmes et plus particulièrement à la dessiccation ». C'est là que la bactérie du désert, Ramilbacter tataouinensis, a été découverte.

La bactérie du désert est capable de se diviser aussi bien en forme bâtonnet qu'en forme de kyste, ce qui est exceptionnel. Elle passe d'une forme à l'autre au cours d'un cycle de différenciation. © De Luca et al. 2011 - Plos One - Adaptation Futura-Sciences

R. tataouinensis est étonnante car elle possède un cycle cellulaire inconnu à ce jour, incluant la forme bâtonnet, permettant à la bactérie de se déplacer, et la forme kyste, tolérant la dessiccation. De nombreuses bactéries ont également la possibilité d'adopter ces deux formes, l'une servant à la protection contre la déshydratation (kyste) et l'autre à la division et la dissémination (bâtonnet). Mais la forme kyste de la bactérie du désert est également capable de se diviser à l'intérieur de son enveloppe protectrice et c'est la première fois que des scientifiques observent un kyste bactérien pouvant se multiplier. Cette originalité va même à l'encontre de la définition du kyste...

Propre à R. tatouinensis, cette particularité lui confère un net avantage par rapport aux autres espèces car au moment de la rosée, elle peut se diviser très rapidement sans avoir à passer par une étape de germination (6 à 12 heures) pour se transformer en bâtonnet.

En outre sa membrane est constituée d'un polymère bien particulier et performant puisqu'il ne laisse pas sortir les réserves d'eau vers le milieu extérieur, mais l'eau présente sur les grains de sable peut pénétrer au travers de la membrane.

Un mode de vie calé sur le cycle de l'eau

Les scientifiques ont ensuite effectué une analyse du génome de la bactérie du désert, ce qu'il leur a permis de découvrir qu'elle possède le gène kaiC. Ce gène et sa fonction sont connus chez les bactéries photosynthétiques : il code pour une ATPase contrôlant le rythme circadien endogène. Cette protéine s'active et se désactive cycliquement toutes les 24 heures, infligeant à la bactérie un rythme calé sur celui du soleil. Même si ce gène a été identifié chez des bactéries non photosynthétiques, sa fonction est toujours inconnue.  

Les scientifiques, dont les travaux ont été publiés dans Plos One, ont cependant émis une hypothèse concernant R. tataouinensis. Selon Thierry Heulin, « au lieu de prévoir le lever du jour, le gène kaiC pourrait permettre de prévoir la présence de l'eau » qui, dans ces régions hostiles, intervient cycliquement et au même rythme que le soleil, sous forme de rosée certains jours de l'année. La présence de l'eau indique, pour la bactérie du désert, le moment opportun pour la division des kystes ou pour la différenciation en bâtonnets qui pourront se disséminer.

Ces découvertes enrichissent les connaissances concernant les cycles de vie des bactéries et leur résistance aux conditions extrêmes. En outre, les mécanismes physiques de lutte contre la dessiccation sont particulièrement intéressants pour la recherche et le développement, en vue d'applications industrielles.

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