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Les bactéries émettent des « cris de mort » pour avertir leurs semblables et les aider à mieux combattre les antibiotiques

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La bactérie Escherichia coli vue au microscope électronique. | Reuters

Les bactéries mourantes émettent de véritables « cris de mort » (ces derniers ne peuvent bien évidemment pas être entendus, il s’agit de cris dits chimiques), alarmant les bactéries vivantes environnantes en essaim, les aidant ainsi à combattre les attaques d’antibiotiques.

Les bactéries « hurlent » lorsqu’elles meurent, avertissant les autres bactéries environnantes du danger. Bien évidemment, ces cris ne sont pas audibles : il s’agit plus d’alarmes chimiques que les bactéries diffusent alors qu’elles sont sur le point de mourir. Une action connue sous le nom de « necrosignaling » en anglais, ou « nécro-signalisation ».

Grâce à la nécrosignalisation, les bactéries alertent leurs voisins en essaim de la présence d’une menace mortelle et sauvent ainsi la majorité de l’essaim, soit une colonie de bactéries en mouvement. À noter que l’essaimage chez les bactéries, est le mouvement multicellulaire de bactéries à travers une surface et est alimenté par des flagelles hélicoïdaux rotatifs.

En effet, lorsque les bactéries sont confrontées à une menace telle que les antibiotiques, « le cri de mort chimique de la bactérie peut donner aux survivants suffisamment de temps pour acquérir des mutations qui transmettent une résistance aux antibiotiques », ont déclaré des scientifiques dans une nouvelle étude.

De nombreuses espèces de bactéries nagent à l’aide de flagelles, et parfois, des bactéries telles qu’Escherichia coli (E. coli) se rassemblent par milliards et utilisent leurs flagelles pour se déplacer ensemble sur des surfaces solides, comme un essaim. D’où le terme d’essaimage de bactéries mentionné plus haut.

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Les protéines AcrA (en rouge) se lient aux membranes externes d’E. coli (en vert). Crédits : Université du Texas à Austin

« Les essaims bactériens sont métaboliquement actifs et se développent de manière robuste, presque comme un seul organisme », ont écrit les chercheurs. C’est pour cette raison que les scientifiques soupçonnaient que les essaims de bactéries pourraient également avoir leurs propres mécanismes, dans le but de faire évoluer la résistance aux antibiotiques, qui pourraient différer de ceux des bactéries individuelles.

En effet, les chercheurs ont précédemment noté que lorsque l’essaimage de bactéries rencontrait des antibiotiques, environ 25% de la colonie itinérante mourait. Et les bactéries mortes semblaient en quelque sorte protéger les survivantes (les cellules survivantes semblaient s’éloigner activement des antibiotiques après la mort d’une partie de l’essaim), mais jusqu’à présent, les chercheurs ne savaient pas du tout ce qui guidait le comportement des bactéries.

Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont observé des essaims de bactéries E. coli alors qu’elles interagissaient avec des antibiotiques, pour comprendre comment les cellules mortes pouvaient aider à sauver le reste de l’essaim.

Des signaux venant des morts… qui se lient aux membranes externes des cellules vivantes de l’essaim

Selon les chercheurs, après la réception du signal, les bactéries s’éloignent, ce qui suggère que le composé communique « un état d’urgence », alertant les bactéries vivantes de la présence d’un danger.

Mais le sacrifice des bactéries mortes n’a pas seulement permis d’envoyer un avertissement, il a également activé des pompes dans les membranes des cellules vivantes « pour commencer à pomper les antibiotiques », a déclaré la co-auteure de l’étude, Rasika Harshey, professeure de biosciences moléculaires à l’Université du Texas à Austin.

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En effet, la cascade de gènes activée par les nécrosignaux a non seulement protégé l’essaim survivant des antibiotiques, mais a également favorisé une résistance future aux composés qui ont tué leurs camarades.

Les scientifiques ont également réalisé que les sous-populations de bactéries en essaim étaient génétiquement variables et que certaines étaient plus sensibles aux antibiotiques que d’autres. En effet, il faut également savoir que des essaims de bactéries peuvent cultiver collectivement différentes sous-populations dans le cadre d’une stratégie de survie évolutive : « si de nouveaux antibiotiques tuent les membres vulnérables de l’essaim, leur mort aidera à protéger le reste de l’essaim », ont expliqué les chercheurs.

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« Les cellules mortes aident littéralement la communauté à survivre », a déclaré Harshey. Ces nouveaux résultats impliquent que dans les essaims de bactéries denses, l’exposition à de faibles doses d’antibiotiques pourrait en réalité favoriser l’acquisition d’une résistance aux antibiotiques. « Il s’agit d’une considération importante pour la recherche sur les stratégies de lutte contre les infections bactériennes », a ajouté Harshey.

Source : Nature Communications

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