Un monde ennuyeux sans genre, sans hormones ni système nerveux...

Nous vivons à une époque d’interaction sociale universelle. Lorsque les gens se rencontrent, ils peuvent s'ajouter via WeChat et établir des connexions immédiatement. Je suis ton post et tu aimes mon post. Nous pouvons tous deux ressentir la présence de l’autre et profiter du plaisir de l’interaction.

Dans le monde microbien, tout le monde sympathisait avec ces pauvres créatures qui ne pouvaient ni parler ni avoir d’émojis. Le lauréat du prix Nobel François Jacob a même décrit le monde bactérien dans son livre de 1970 comme « un monde ennuyeux sans genre, sans hormones ni système nerveux, seulement des individus qui se reproduisent sans cesse ».

Il y a plus de 30 ans, un petit animal des profondeurs océaniques est soudainement devenu un nouveau favori des études scientifiques. On l'appelle le calmar hawaïen bobtail. Il n'est pas plus gros qu'un doigt humain, mais il a une capacité magique : son corps peut briller. Après des recherches, les scientifiques ont découvert que ce n'est pas le petit calmar lui-même qui brille, mais les bactéries vivant dans le corps du calmar qui brillent.

Vibrio fischeri est une bactérie qui vit en symbiose avec le calmar bobtail hawaïen. Il vit dans l'organe lumineux de l'abdomen du calmar, grandit avec l'aide des nutriments du calmar et restitue cette capacité lumineuse, aidant le petit calmar à maintenir la même luminosité que son environnement lors des nuits de pleine lune et à se cacher des prédateurs. Ce qui est encore plus intéressant, c’est que ces bactéries ne brillent pas tout le temps. Ils ne commencent à briller que lorsque les bactéries présentes dans la source lumineuse atteignent une certaine concentration.

Comment savent-ils qu’il y en a suffisamment autour d’eux ?

Il s’avère que chaque bactérie peut libérer une petite quantité de molécules de signalisation dans l’environnement environnant. À mesure que le nombre de bactéries augmente, la concentration de molécules de signalisation dans l’environnement augmente progressivement. Lorsque la concentration atteint un certain seuil, des protéines réceptrices spécifiques des bactéries s'y lient et activent ou inhibent l'expression des gènes correspondants, permettant ainsi à toutes les bactéries du système d'accomplir la même chose à l'unisson, comme la luminescence collective mentionnée ci-dessus. Haha, les bactéries peuvent non seulement communiquer, mais aussi faire du financement participatif !

La découverte de cette capacité a une fois de plus amené les humains à regarder ces minuscules créatures avec des yeux nouveaux. On pensait à l'origine que seuls les animaux supérieurs pouvaient adopter un comportement de groupe, mais les bactéries peuvent en fait le faire lorsqu'elles ne sont pas bien préparées, mais une fois que les conditions sont réunies, elles lèvent les bras et reçoivent des réponses de toutes les directions.

Le jour de Thanksgiving en 1993, Stephen C. Winans, professeur de microbiologie à l'Université Cornell, s'est réuni avec sa famille et ses amis chez lui.

Stephen C. Winans utilisait Agrobacterium tumefaciens comme matériel expérimental pour étudier la capacité de communication des signaux des bactéries. Après avoir essayé de comprendre les recherches scientifiques de son beau-frère, ce dernier, avocat, a estimé que la façon dont fonctionnent les bactéries, « déterminer une fonction spécifique par la taille du groupe », est très similaire à la règle de la société humaine qui exige qu'un quorum soit dépassé lors de la prise de décisions sur des événements majeurs. Depuis lors, cette capacité des bactéries a reçu un nom officiel : Quorum Sensing (QS).

Progressivement, les gens ont découvert que de nombreux phénomènes sont liés à la détection du quorum, tels que l'accumulation de bactéries dans la plaque dentaire provoquant une maladie parodontale, la bioluminescence (comme le montre la figure 2), la formation de spores, la sécrétion de toxines lors d'une infection bactérienne pathogène et les nodules de fixation d'azote par les rhizobiums, etc. La détection du quorum augmente considérablement la probabilité de survie des micro-organismes dans l'environnement, aidant les bactéries à terminer leur cycle de vie de manière organisée et tactique.

Prenons l’exemple de Pseudomonas aeruginosa. C’est l’un des agents pathogènes les plus indésirables dans les hôpitaux et il provoque souvent des infections. Le système de détection de quorum peut non seulement réguler la sécrétion de facteurs de virulence de Pseudomonas aeruginosa, mais également aider Pseudomonas aeruginosa à construire un « petit château » bactérien avec une structure 3D. Lorsqu'ils se rassemblent dans ce « petit château » appelé biofilm, leur capacité à résister aux antibiotiques et aux bactéricides sera des centaines ou des milliers de fois supérieure à celle de leurs compagnons agissant seuls ! C’est vrai, si ces bactéries parviennent à s’échapper et à survivre, elles peuvent provoquer des infections plus graves.

La complexité des micro-organismes dépasse de loin l’imagination des gens. Puisqu’ils peuvent communiquer à l’aide de la détection de quorum, ils doivent disposer du « langage » nécessaire à la communication. Ce que l’on appelle le langage est en fait constitué des molécules de signalisation qu’ils sécrètent.

À l’heure actuelle, on sait qu’il existe au moins trois « langages » avec des structures complètement différentes, et sous le même « langage », il existe de nombreux « dialectes » basés sur des différences structurelles telles que la longueur de la chaîne carbonée. En outre, en plus des trois « langages » principaux, il existe également plusieurs « langages » plus petits. Certaines bactéries sont encore plus éloquentes et peuvent parler plusieurs langues ! Les micro-organismes utilisent cela pour rivaliser entre eux et exclure les dissidents. Par exemple, Staphylococcus aureus peut parler quatre « dialectes ». Si la faction qui parle un « dialecte » spécifique a l’avantage en « nombre », elle supprimera les autres factions et les empêchera d’exprimer des facteurs de virulence. Haha, avez-vous l’impression d’être en infériorité numérique et d’intimider la minorité ?

Certains des comportements physiologiques régulés par la détection du quorum sont bénéfiques, mais de nombreux agents pathogènes peuvent l’utiliser pour mettre en danger la santé des humains, des animaux et des plantes. Dans le passé, nous utilisions principalement des antibiotiques pour lutter contre les agents pathogènes. Maintenant que nous maîtrisons le « langage » de certains micro-organismes, le moment est venu d’utiliser la détection de quorum pour riposter. Les chercheurs ont détruit ou interféré avec les molécules de signal que les bactéries détectent (extinction du quorum), transformant les micro-organismes en personnes « sourdes » et « muettes » qui ont perdu l'ouïe et ne peuvent pas parler, détruisant ainsi le réseau de détection du quorum. Actuellement, certaines entreprises se consacrent à la recherche et au développement de médicaments qui perturbent la détection du quorum.

Peut-être que dans un avenir proche, les gens n’auront plus à s’inquiéter de l’abus d’antibiotiques, mais pourront protéger la santé humaine et celle des cultures et promouvoir la production agricole de manière calme, non meurtrière et uniquement perturbatrice. Comme ce serait harmonieux !

*Cet article a été publié pour la première fois par « The Fat Demon's Microbial Base » (ID WeChat : nldxhjwswx). Toute réimpression médiatique doit conserver le nom et l'identifiant WeChat de « The Fat Demon's Microbial Base ». Toute modification, y compris du titre, sans autorisation est strictement interdite.

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