En effectuant des collectes d’échantillons dans la glace de la grotte souterraine de Scărișoara, en Roumanie, des biologistes ont identifié une souche bactérienne vieille de 5 000 ans résistante aux antibiotiques modernes. Malgré son origine ancienne, la souche comportait plus d’une centaine de gènes de résistance. Cette découverte souligne un risque potentiel lié à la fonte des glaces, conséquence du réchauffement climatique, mais pourrait également ouvrir des pistes pour le développement d’antimicrobiens plus efficaces.
Occupant près de 20 % de la surface terrestre, les habitats gelés constituent une part importante des habitats de la biodiversité, servant notamment de réservoir à de nombreux micro-organismes psychrophiles (des organismes capables de se développer à des températures inférieures à 0 °C, parfois bien en dessous). Les micro-organismes représentent une fraction considérable de la biosphère terrestre en raison de leur capacité à coloniser une grande diversité d’habitats, y compris les plus extrêmes.
En particulier, les micro-organismes psychrophiles présentent une stabilité et une activité remarquables à basse température. Ils sont de ce fait largement étudiés pour des applications potentielles en biotechnologie et en pharmacologie. Cependant, les travaux consacrés aux habitats gelés des grottes demeurent relativement rares : la plupart des recherches portent sur le pergélisol, les calottes glaciaires polaires, la banquise ou encore les lacs glaciaires.
L’étude des microbiomes de grottes de glace est importante pour comprendre leur diversité, leur capacité d’adaptation aux changements environnementaux tels que le réchauffement climatique, ainsi que leur potentiel en tant que nouvelles sources de biomolécules pour d’éventuelles applications médicales.
Des chercheurs de l’Institut de biologie de Bucarest de l’Académie roumaine ont identifié la souche Psychrobacter SC65A.3, résistante aux antibiotiques, qui pourrait améliorer notre compréhension de la manière dont cette capacité a évolué naturellement chez les bactéries.
« L’étude de microbes tels que Psychrobacter SC65A.3 récupérés dans des dépôts de glace de grottes vieux de plusieurs millénaires révèle comment la résistance aux antibiotiques a évolué naturellement dans l’environnement, bien avant que les antibiotiques modernes ne soient utilisés », explique dans un communiqué Cristina Purcarea, chercheuse principale de l’institut et coauteure de l’étude publiée dans la revue Frontiers in Microbiology.
Un réservoir de plus de 100 gènes de résistance aux antibiotiques
S’étendant sur 100 000 m², Scărișoara est l’une des grottes de glace les plus étudiées au monde. Elle présente notamment des couches de glace datant jusqu’à 13 000 ans avant notre ère et abrite une communauté microbienne riche et complexe. Psychrobacter SC65A.3 appartient au genre Psychrobacter, un groupe de bactéries adaptées aux températures froides. Certaines souches peuvent infecter l’homme et les animaux, mais leur réponse aux antibiotiques demeure encore peu explorée.
Grotte de glace de Scarisoara en Roumanie. © Paun VIPour approfondir cette question, Purcarea et ses collègues ont prélevé une carotte de glace jusqu’à 25 mètres de profondeur dans une partie de la grotte appelée la Grande Salle. Les échantillons ont été conservés dans des sacs stériles et maintenus à température de congélation tout au long de leur transport jusqu’au laboratoire. Les chercheurs ont ensuite séquencé les génomes des souches bactériennes présentes afin d’identifier les gènes liés à la résistance au froid, à la résistance aux antimicrobiens et à l’activité antimicrobienne.
En analysant le génome de Psychrobacter SC65A.3, isolé d’une couche de glace vieille d’environ 5 000 ans, les chercheurs ont identifié plus de 100 gènes de résistance aux antibiotiques. Afin d’évaluer la réponse de la souche aux traitements, l’équipe a testé 28 antibiotiques appartenant à 10 classes différentes, dont des médicaments couramment prescrits pour des infections sévères telles que la tuberculose ou les infections urinaires.
Certains de ces antibiotiques sont déjà connus pour être associés à des gènes de résistance ou à des mutations spécifiques. Une résistance à des antibiotiques courants tels que la triméthoprime, la clindamycine et le métronidazole a ainsi été constatée pour la souche SC65A.3. « Les dix antibiotiques auxquels nous avons constaté une résistance sont largement utilisés par voie orale et injectable pour traiter diverses infections bactériennes graves en pratique clinique », a souligné Cristina Purcarea.
Ces résultats suggèrent que la souche SC65A.3 pourrait servir de réservoir de gènes de résistance, c’est-à-dire de fragments d’ADN permettant aux micro-organismes de survivre à une exposition aux antibiotiques et susceptibles d’être transmis à d’autres souches. « Si la fonte des glaces libère ces microbes, leurs gènes pourraient se propager aux bactéries modernes, aggravant ainsi le problème mondial de la résistance aux antibiotiques », avertit la chercheuse.
Un important potentiel biotechnologique
Des analyses approfondies ont également montré que la souche SC65A.3 était capable d’inhiber la croissance de plusieurs autres superbactéries résistantes aux antibiotiques et qu’elle présentait d’importantes activités enzymatiques. Plus précisément, 11 gènes ont été identifiés comme impliqués dans la capacité à éliminer ou à inhiber la croissance d’autres bactéries, champignons et virus.
En outre, les chercheurs ont identifié près de 600 gènes aux fonctions encore inconnues. L’ensemble de ces caractéristiques suggèrent un important potentiel biotechnologique. « Ces bactéries anciennes sont essentielles à la science et à la médecine, mais une manipulation rigoureuse et le respect des mesures de sécurité en laboratoire sont indispensables pour limiter les risques de propagation incontrôlée », conclut Cristina Purcarea.