Des chercheurs de l’Université du Texas ont découvert que les bactéries, en particulier E. coli, utilisent les niveaux de fer pour stocker et mémoriser des informations sur des comportements tels que l’essaimage et la formation de biofilms. Cette capacité, apparentée à une forme de mémoire, pourrait conduire à de nouvelles méthodes de lutte contre les infections bactériennes et la résistance aux antibiotiques.
Les scientifiques ont découvert que les bactéries peuvent former des mécanismes de type mémoire, éclairant ainsi les stratégies conduisant à des infections dangereuses chez l’homme. Ces stratégies incluent la résistance aux antibiotiques et la formation d’essaims bactériens, où des millions de bactéries se rassemblent sur une seule surface.
Cette découverte a des implications significatives pour la prévention et le traitement des infections bactériennes, en particulier celles impliquant des souches résistantes aux antibiotiques. Le processus implique un élément chimique commun que les cellules bactériennes utilisent pour créer et transmettre ces « souvenirs » aux générations suivantes.
Découverte par des chercheurs de l’Université du Texas
Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont découvert que la bactérie E. coli utilise les niveaux de fer pour stocker des informations sur différents comportements qui peuvent ensuite être activées en réponse à certains stimuli.
Les résultats sont publiés dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les scientifiques avaient déjà observé que les bactéries ayant déjà vécu une expérience d’essaimage (se déplaçant collectivement sur une surface à l’aide de flagelles) améliorent leurs performances d’essaimage ultérieur. L’équipe de recherche dirigée par l’UT a cherché à comprendre pourquoi.
Essaim bactérien sur une plaque de laboratoire. Crédit : Université du Texas à Austin
Comprendre les « mémoires » bactériennes
Les bactéries n’ont pas de neurones, de synapses ou de système nerveux, donc les souvenirs ne ressemblent pas à ceux d’une bougie soufflée lors d’une fête d’anniversaire d’enfance. Ils ressemblent davantage à des informations stockées sur un ordinateur.
« Les bactéries n’ont pas de cerveau, mais elles peuvent collecter des informations sur leur environnement, et si elles ont été fréquemment confrontées à cet environnement, elles peuvent stocker ces informations et y accéder rapidement plus tard pour leur bénéfice », a déclaré Souvik Bhattacharyya, auteur principal et chercheur. chercheur principal en début de carrière au Département des biosciences moléculaires de l’UT.
Le rôle du fer dans le comportement bactérien
Tout cela revient au fer, l’un des éléments les plus abondants sur Terre. Les bactéries singulières et flottantes ont des niveaux de fer variables. Les scientifiques ont observé que les cellules bactériennes avec des niveaux de fer plus faibles étaient de meilleurs essaims. En revanche, les bactéries qui formaient des biofilms, des tapis denses et collants de bactéries sur des surfaces solides, avaient des niveaux élevés de fer dans leurs cellules. Les bactéries tolérantes aux antibiotiques présentaient également des niveaux de fer équilibrés. Ces mémoires de fer persistent pendant au moins quatre générations et disparaissent à la septième génération.
« Avant qu’il n’y ait de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre, la vie cellulaire primitive utilisait le fer pour de nombreux processus cellulaires. Le fer est non seulement essentiel à l’origine de la vie sur Terre, mais également à son évolution », a déclaré Bhattacharyya. « Il est logique que les cellules l’utilisent de cette manière. »
Vidéo d’un essaim bactérien au microscope. Crédit : Université du Texas à Austin
Les chercheurs émettent l’hypothèse que lorsque les niveaux de fer sont faibles, les mémoires bactériennes sont déclenchées pour former un essaim migrateur rapide à la recherche de fer dans l’environnement. Lorsque les niveaux de fer sont élevés, les souvenirs indiquent que cet environnement est un bon endroit pour rester et former un biofilm.
« Les niveaux de fer sont définitivement une cible thérapeutique car le fer est un facteur important de virulence », a déclaré Bhattacharyya. « En fin de compte, plus nous en savons sur le comportement des bactéries, plus il est facile de les combattre. »
La recherche a été financée par le Instituts nationaux de la santé. Rasika Harshey, professeur de biosciences moléculaires et titulaire de la chaire du centenaire Mary M. Betzner Morrow en microbiologie, est l’auteur correspondant principal de l’article. Nabin Bhattarai, Dylan M. Pfannenstiel et Brady Wilkins, ainsi qu’Abhyudai Singh de l’Université du Delaware, ont également contribué à la recherche.
