Les bactéries peuvent sentir leur environnement

Une recherche suggère que les bactéries peuvent sentir leur environnement via des signaux électriques. Cela ouvre de nouvelles voies de recherche médicale.


Une recherche suggère que les bactéries peuvent sentir leur environnement via des signaux électriques. Cela ouvre de nouvelles voies de recherche médicale.
Un échantillon de bactéries excitées par l'électricité sous un microscope - Crédit : Giancarlo Bruni

Pour les humains, le sens du toucher est transmis au cerveau par de petites impulsions électriques. Désormais, les scientifiques de l’Université du Colorado Boulder ont constaté que les bactéries individuelles peuvent également ressentir leur environnement externe de manière similaire.

Dans une nouvelle étude, les chercheurs de CU Boulder ont démontré que les cellules bactériennes de E. coli sont excitées lorsqu’elles sont poussées en envoyant une tension induite par des ions de calcium de la même manière que le fonctionnement d’un système nerveux sensoriel d’un vertébré. Les résultats sont considérés comme la première observation de l’excitabilité électrique dans les cellules bactériennes individuelles.

Les résultats, qui pourraient favoriser la recherche fondamentale de bactéries et éventuellement aider au développement de médicaments pour les maladies infectieuses, ont été publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. Les gens pensent généralement que les bactéries sont des petites choses qui ne font que se diviser pour créer de l’énergie selon Giancarlo Bruni, un doctorant de CU Boulder et l’un des auteurs de la nouvelle étude, mais nous ne sommes pas si différents.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les bactéries répondent à certains indices chimiques. Leur population explose quand on les nourrit de sucre. Mettez-les dans des antibiotiques et leurs parois cellulaires vont se déchirer. Plus récemment, les scientifiques ont remarqué que les signaux physiques semblent également activer ces microbes. Par exemple, la salmonelle devient plus efficace pour infecter les cellules humaines lorsqu’elle est placée sur une surface rigide par rapport à une peau molle. Nous pensons qu’ils utilisent ces signaux électriques pour modifier leur mode de vie selon Joel Kralj, l’auteur principal de l’étude et professeur adjoint de MCDB et l’Institut BioFrontiers.

Pour étudier comment les bactéries ressentent leur environnement, l’équipe a inséré des gènes spéciaux dans la E. coli qui brillent quand ils sont traversés par des ions de calcium. Les cellules ont été placées dans un substrat collant sous un microscope. Les cellules restent sombres quand elles sont seules. Mais quand les scientifiques ont appliqué un tampon, alors les bactéries ont commencé à briller. Cette luminosité indique que les protéines, les ions et l’électricité se déplaçaient dans les bactéries.

Les résultats indiquent que les bactéries et d’autres créatures partagent un outil commun pour détecter leur environnement. Cet outil est une voie électrique avec la même fonctionnalité que les neurones sensoriels humains. D’un point de vue évolutif, ce trait de signalisation pourrait avoir des milliards d’années et il devait être utilisé par certains des organismes les plus anciens sur terre.

L’étude montre également un nouvel éclairage sur l’activité bactérienne en ce qui concerne l’infection. Par exemple, lorsqu’elles sont exposées à des antibiotiques, certaines cellules bactériennes possédant des signaux électriques uniques arrivent à survivre. Ces survivants continuent de se reproduire et à partager leurs capacités pharmacorésistantes avec d’autres bactéries en neutralisant ainsi l’antibiotique.

Les chercheurs de CU Boulder envisagent désormais d’étudier comment les impulsions électriques des bactéries sont utilisées pour déterminer le moment de l’infection des cellules humaines. Dans le futur, ils espèrent tester de petites molécules de masquage qui peuvent ternir ces signaux. De telles molécules pourraient finalement se traduire par des médicaments qui aident à traiter les infections bactériennes et à surmonter la résistance aux antibiotiques.

Si nous pouvons bloquer l’activité électrique bactérienne, alors nous pourrions le taux d’infection. Car les bactéries ne sauraient pas qu’elles sont en contact avec vos cellules intestinales selon Kralj. Cela revient à couper leurs mains pour qu’elles ne puissent plus nous sentir.

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences (http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1703084114)

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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