Santé

Chez les bactéries, il faut choisir entre nager et se protéger !

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En isolant des bactéries meilleures nageuses que les autres, des chercheurs se sont rendu compte qu'elles perdaient leur capacité à s'unir les unes aux autres et à se protéger contre les traitements antibiotiques. Cette découverte permettrait le développement de tactiques pour mieux traiter les infections.

Les biofilms (ici sur un grain de sable) sont des communautés microbiennes complexes attachées à une surface, et englobées dans une matrice extracellulaire composée de sucres et d'eau. Les bactéries se développant sous forme de biofilms sont plus résistantes aux antibiotiques. Ce mode de vie pose de nombreux problèmes, notamment dans le milieu hospitalier. © adonofrio, Flickr, cc by 2.0

Loin d'être des organismes solitaires, les bactéries vivent rarement isolées. On les retrouve au sein de structures appelées biofilms dans lesquelles elles cohabitent avec d'autres microbes et sont protégées dans une matrice épaisse de sucres. À l'intérieur de ces communautés complexes, elles réalisent des réactions métaboliques coopératives et s'échangent allègrement des gènes de résistance aux antibiotiques. Selon les spécialistes, le biofilm représenterait le mode de vie naturel de la plupart des micro-organismes et serait essentiel au maintien de l'équilibre des écosystèmes.

Les biofilms posent cependant de nombreux problèmes pour les activités humaines, tant dans le domaine industriel que médical. En effet, la capacité d’adhésion des microbes est telle qu'ils peuvent coloniser très rapidement toutes sortes de surfaces. Les biofilms constituent ainsi un danger important dans les hôpitaux, où les patients sont fragiles et plus sensibles aux infections. Ils peuvent facilement s'établir sur les matériels médicaux (comme les sondes urinaires), et sont responsables de la majorité des infections nosocomiales.

Dans cette vidéo on peut voir l’évolution de la croissance de deux souches de Pseudomonas aeruginosa. L’originelle se développe sous la forme d’une sorte de « flocon de neige ». La mutante, obtenue en cultivant la souche originelle plusieurs fois de suite, évolue d’une autre façon. Elle avance plus rapidement et couvre la totalité de la boîte de Petri, ce qui lui permet de mieux accéder aux nutriments. Cependant, elle se lie moins facilement à la surface, forme moins de biofilms et est plus sensible aux antibiotiques. © Dave Ditmarsch et al.Cell Reports, YouTube

Pseudomonas aeruginosa, la bête noire des hôpitaux

L'espèce Pseudomonas aeruginosa est particulièrement pernicieuse à l'hôpital et est très difficile à combattre. Elle touche principalement les personnes immunodéprimées et induit de multiples infections, notamment urinaires et pulmonaires. Des chercheurs du Memorial Sloan-Kettering Cancer Center à New York se sont intéressés de près à cette bactérie, et ont fait une découverte surprenante. Ils se sont aperçus qu'en se divisant au laboratoire, Pseudomonas aeruginosa devenait meilleure en natation, mais perdait peu à peu sa capacité à former un biofilm. Ces résultats sont publiés dans la revue Cell Reports.

Les scientifiques ont posé des cellules de Pseudomonas aeruginosa au centre d'une boîte de Petri qu'ils ont placée dans un incubateur pendant 24 heures. Les bactéries se sont alors développées sous l'aspect d'un « flocon de neige », ce qui est caractéristique de bactéries capables de former un biofilm. Ils ont alors prélevé un peu de ces bactéries et les ont disposées au centre d'une nouvelle boîte pendant 24 heures. Cette expérience a été répétée plusieurs fois de suite.

Des bactéries championnes de natation mais moins solidaires

Au bout de neuf jours, les auteurs ont observé un changement de morphologie. Les bactéries se sont mises à se développer uniformément sur toute la boîte. « C'est ce que l'on appelle l'"hyperswarming" », explique Joao Xavier, le directeur de l'équipe. Un tel changement leur permet de mieux explorer la boîte et d'obtenir ainsi plus de nutriments. Ce phénomène est mis en évidence dans la vidéo ci-dessus.

En analysant ces bactéries « hyperswarmers » plus en détail, les chercheurs ont montré qu'elles portaient une mutation dans un gène, appelé fleN et impliqué dans la synthèse des flagelles, les appendices bactériens responsables de la motilité. Les mutantes deviennent alors meilleures nageuses et peuvent se promener sur toute la surface de la boîte. En revanche, elles perdent leur capacité à s'accoler les unes aux autres et à former un biofilm.

Cette découverte vient préciser un peu plus les mécanismes de formation des biofilms. Ces résultats aideraient à développer des procédés pour limiter les biofilms et rendre les bactéries plus sensibles aux antibiotiques.

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