Les bactéries pourraient avoir des structures sociales similaires aux plantes et aux animaux, d’après une nouvelle recherche du MIT (Massachusetts Institute of Technology) en association avec l’institut français Ifremer.
Les bactéries peuvent produire des composés chimiques qui tuent ou ralentissent la croissance des autres populations de bactéries dans l’environnement, mais sans nuire à elles-mêmes.
Selon Otto Cordero, un biologiste au MIT et chercheur principal de l’étude :
Les bactéries ont généralement été considérées comme des organismes purement égoïstes et les populations bactériennes comme des groupes de clones.
Ce résultat contraste avec ce que nous savons sur les populations animales et végétales, dans lesquelles les individus peuvent se répartir les tâches, effectuer différents rôles complémentaires et agir en synergie.
Cordero et ses collègues du MIT, ainsi que des chercheurs de l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (Ifremer) et l’Institut océanographique de Woods Hole dans le Massachusetts, ont étudié si un niveau d’organisation de la population existe pour les bactéries à l’état sauvage.
Une structure sociale peut réduire les conflits au sein des populations de plantes et d’animaux et déterminerait l’agressivité envers les populations biologiques concurrentes. Peut-il en être de même pour les populations de bactéries ?
Les chercheurs ont trouvé des preuves de l’utilisation d’antibiotiques en observant directement la concurrence agressive entre les populations de bactéries écologiques. Ils ont reconstitué un large éventail de combats bactériens, ou les interactions via les antibiotiques, entre des bactéries de l’océan.
Les scientifiques ont analysé les interactions dites de “compétitions par interférence”, les bactéries produisent des antibiotiques, en tant que moyen de guerre chimique, pour obtenir un avantage concurrentiel en empêchant directement la survie des concurrents potentiels. Cela se produit généralement lorsque des bactéries sont en compétition pour la même portion de l’habitat.
Les chercheurs ont rassemblé sur un champ de bataille 185 membres d’une famille de bactéries de l’océan étroitement liées, mais distinctes, appelées Vibrionaceae. Ils ont mesuré les composés bactériens produits par des souches de Vibrios qui étaient directement antagoniste à d’autres isolats de Vibrio. Le cadre a fourni, à Cordero et ses collègues, l’occasion d’examiner environ 35 000 interactions réciproques d’antibiotiques.
Les chercheurs ont constaté que des populations bactériennes écologiquement délimitées agissent comme des unités bactériennes cohésives.
Selon Cordero :
Dans ces populations, quelques individus produisent des antibiotiques pour lesquels les individus étroitement liés à la population étaient résistants, alors que les individus dans les autres populations en étaient sensibles.
Les individus qui ne produisent pas les antibiotiques peuvent bénéficier d’associations avec les producteurs, car ils sont résistants. En d’autres termes, les antibiotiques ont un effet social, car ils peuvent bénéficier à la population dans son ensemble.
Les résultats pourraient aider les scientifiques à répondre à des questions sur le rôle naturel des antibiotiques dans des contextes humains.
Ci-dessous : Distribution d’interactions antagonistes dans la relation phylogénique des Vibrios et la distance génétique. (A) Phylogenie de Vibrio isolé basé sur 6 gènes conservés, avec des cercles extérieurs mettant en évidence les souches antagonistes et sensibles. Les liens verts connectent les antagonistes aux souches sensibles. Les cercles identifient l’ancêtre commun le plus récent (MRCA) des populations cohésives précédemment identifiées : 1, V. ordalii; 2, V. fischeri; 3, V. breoganii; 4, V. alginolyticus; 5, V. sp. F12; 6, V. crassostreae; 7, V. cyclotrophicus; 8, V. tasmaniensis; 9, V. splendidus. (Otto X. Cordero)
Selon Robert Fleischmann, un directeur du programme à la division de l’infrastructure biologique pour la National Science Fondation (Etats-unis) :
La recherche a le potentiel de combler les lacunes dans notre compréhension des relations entre les plantes, les humainset leur flores bactériennes pathogènes ou non patogènes. Nous utilisons des antibiotiques pour tuer les microbes pathogènes qui causent des dommages aux êtres humains et les animaux. Comme un malheureux effet secondaire, cela a conduit à l’accumulation généralisée de résistance, en particulier dans les hôpitaux où les agents pathogènes et les humains se rencontrent souvent.
En outre, les résultats aideront les scientifiques à comprendre pourquoi les bactéries, étroitement apparentées, sont si diverses de par leur contenu génétique. Une partie de la réponse, disent-ils, est que la diversité permet aux bactéries de jouer différents rôles sociaux.
La différenciation sociale, par exemple, pourrait atténuer les effets négatifs de deux espèces en compétition pour une ressource limitée, alimentaires ou pour l’habitat par exemple, et de générer des comportements au niveau de la population qui émerge de l’interaction entre parents proches.
L’annonce de cette découverte sur le site de la National Science Fondation : New Research Suggests Bacteria Are Social Microorganisms.
