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Bactéries : les relations symbiotiques

Dossier - Les bactéries, leur monde et nous
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Ce dossier permettra de faire connaissance avec le monde des bactéries, ces organismes minuscules mais présents partout : leur définition, leur mode de vie, leur histoire...

  
DossiersLes bactéries, leur monde et nous
 

Les relations entre les bactéries et les autres organismes peuvent être conflictuelles : par exemple les nématodes ou les protozoaires mangent les bactéries, ou des bactéries nous rendent malades, voire nous tuent. Comme ce pouvoir pathogène des bactéries est très important pour nous, il a été très étudié.

Un exemple souvent cité est celui des lichens, ces organismes symbiotiques entre un champignon, et soit une algue unicellulaire, soit une cyanobactérie (bactérie photosynthétique). © Günter Seggebäing, CC BY-SA 3.0

On a pu découvrir que les bactéries pathogènes utilisent des mécanismes « bricolés » à partir des structures assurant de façon générale les interactions avec l'environnement. Par exemple on a découvert que les toxines sont souvent injectées par les bactéries dans les cellules cibles par des sortes de seringues formées à partir de flagelles ou de pili détournés de leur rôle initial.

Mais une relation très fréquente entre bactéries ou autres organismes, n'est pas la compétition, mais la coopération. Coopération qui, à l'échelle de l'évolution, se traduit par et résulte de, la coévolution.

Bactéries et plantes : une relation symbiotique très étudiée

Le cas le plus étudié est celui des relations symbiotiques entre des bactéries et des plantes, (surtout les légumineuses), réalisant la fixation de l'azote de l'air (réduction du diazote gazeux N2 en azote organique). Cette symbiose se fait dans des nodules qui se forment dans les racines au contact de certaines espèces de bactéries, qu'ils renferment. Dans ces conditions, et dans ces conditions seulement, les bactéries captives, et d'ailleurs transformées morphologiquement, sont capables de réaliser cette réduction. Bien avant que le mécanisme n'en soit compris, les agriculteurs connaissaient le pouvoir des légumineuses d'amender les terres appauvries en azote, et l'utilisaient en pratiquant l'assolement triennal.

Nodules de racines de soja. © Jojan, Domaine public

Bactéries et humains, une relation symbiotique

Mais nous aussi, être humains, qui avons appris à avoir peur des bactéries, à cause d'une dizaine de germes responsables de graves maladies, nous ne saurions vivre en bonne santé sans les centaines d'espèces bactériennes qui nous habitent. Elles prélèvent dans notre tube digestif ce qui leur est nécessaire pour vivre, mais elles modifient leur environnement d'une manière qui nous est bénéfique.

Et il faut voir tout cela, là encore, non pas de façon statique, mais comme un processus mouvant. Les espèces présentes peuvent changer en fonction de notre nourriture ou d'autres facteurs, elles peuvent se modifier les unes les autres, par exemple en se transférant des petits morceaux d'ADN (plasmides) qui portent des gènes leur permettant de résister aux antibiotiques que nous avalons souvent à tort et à travers. C'est bien pour nous, lorsque cela permet à des bactéries utiles de survivre. Mais c'est moins bien lorsque cela permet aussi à des bactéries pathogènes de résister aux traitements antibiotiques censés les éliminer ! Et c'est encore moins bien lorsqu'elles se passent des gènes produisant des toxines, comme ce fut le cas pour E.coli 0104 qui devint « la tueuse ». En somme, il y a tout un réseau d'interactions dynamiques entre les bactéries et notre organisme, parfois nuisibles, le plus souvent bénéfiques, interactions, qui commencent tout juste à être connues, et qui participent au grand ensemble des coopérations dites symbiotiques entre bactéries et d'autres organismes.

Parmi ces interactions symbiotiques, une autre mérite d'être citée ici, c'est celle qui est à l'origine des « eucaryotes ». Les cellules eucaryotes se caractérisent par l'existence d'un noyau et de mitochondries (ainsi que de chloroplastes pour les plantes). Mitochondries comme chloroplastes (les organites), sont en effet des sortes de petites cellules, incapables de se développer seules, qui se multiplient au sein des cellules eucaryotes et qui en sont les centrales énergétiques. Eh bien ce sont, dans les deux cas, d'anciennes bactéries, qui ont fusionné avec une autre cellule à la suite d'une symbiose particulièrement réussie. La transformation des deux cellules ainsi fusionnées a été stupéfiante, et les conséquences, l'apparition des eucaryotes, sont d'autant plus importantes pour nous, que... nous sommes indubitablement l'une de ces conséquences !

Mitochondries de cellules de mammifères. © Domaine public

Bien que la majorité des études concernant les relations entre bactéries et leurs hôtes aient porté, pour des raisons évidentes, sur leur pouvoir pathogène, les cas connus de symbioses impliquant des bactéries sont déjà relativement nombreux à l'heure actuelle, mais il y a fort à parier qu'en privilégiant une approche du monde bactérien appuyée sur les interactions avec l'environnement, on en découvrira encore bien davantage.

Le formidable succès évolutif des bactéries, tient sans doute bien plus à leur capacité à tisser avec leur environnement des interactions mutuellement bénéfiques, qu'à leur pouvoir de nuisance.