Des bactéries jouant du tambour pourraient être la prochaine grande nouveauté dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques
Des chercheurs ont enregistré le son d’une bactérie qui “joue du tambour”. Cette enquête acoustique pourrait fournir un outil supplémentaire dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques.
Image d’entête : représentation artistique d’un tambour en graphène détectant le nanomouvement d’une seule bactérie. (Irek Roslon/ TU Delft)
Selon l’Organisation mondiale de la santé sur le sujet, prédisant jusqu’à 10 millions de morts par an d’ici à 2050 :
La résistance aux antibiotiques est aujourd’hui l’une des plus grandes menaces pour la santé mondiale, la sécurité alimentaire et le développement.
Ce sont les bactéries, et non les humains ou les animaux, qui deviennent résistantes aux antibiotiques. Ces bactéries peuvent infecter les humains et les animaux, et les infections qu’elles provoquent sont plus difficiles à traiter que celles causées par des bactéries non résistantes.
Pour déterminer si les bactéries deviennent résistantes à un antibiotique, les chercheurs doivent savoir si les médicaments peuvent tuer une bactérie.
En enregistrant les sons d’une bactérie jouant d’un tambour microscopique, des chercheurs de l’Université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, dirigés par le Dr Farbod Alijani, ont pu vérifier avec efficacité la santé de la bactérie grâce au son.
À l’origine, les chercheurs étudiaient le tambour, qui est une forme de carbone appelée graphène, et non le percussionniste.
Selon Alijani :
Le graphène est une forme de carbone constituée d’une seule couche d’atomes et est également connu comme un matériau miracle. Il est très solide et possède de belles propriétés électriques et mécaniques, mais il est aussi extrêmement sensible aux forces extérieures.
Pour tester cette sensibilité, l’équipe a décidé de voir ce qui se passerait si le graphène rencontrait un seul objet biologique… une seule bactérie d’Escherichia coli.
Toujours selon Alijani :
Ce que nous avons vu fut frappant. Lorsqu’une seule bactérie adhère à la surface d’un tambour de graphène, elle génère des oscillations aléatoires avec des amplitudes aussi faibles que quelques nanomètres que nous pouvions détecter. Nous pouvions entendre le son d’une seule bactérie.
Le son d’une seule bactérie E.coli sur un tambour en graphène. (Université de technologie de Delft)
La majorité des oscillations étaient provoquées par les flagelles de l’E. coli. Les flagelles sont les structures en forme de queue ou de poils à la surface de la cellule qui se tortillent et se tordent, propulsant la cellule.
Pour saisir à quel point ces battements flagellaires sur le graphène sont minuscules, il faut savoir qu’ils sont au moins 10 milliards de fois plus petits que le coup de poing d’un boxeur lorsqu’il atteint un sac de frappe. « Pourtant, ces battements à l’échelle nanométrique peuvent être convertis en bandes sonores et écoutés.
Cette recherche n’en est qu’à ses débuts, mais Alijani et son équipe espèrent qu’elle pourra être utilisée pour identifier les bactéries devenues résistantes aux antibiotiques.
Lorsqu’une bactérie résistante a été exposée à des antibiotiques sur le tambour en graphène, ses oscillations ont continué au même niveau, le rythme ne s’est pas arrêté. Mais lorsque la bactérie était sensible à un médicament, le rythme mourait en même temps que la bactérie. Après l’exposition aux antibiotiques, ces bactéries mourantes battaient un air d’opéra, tant par sa longueur que par son ampleur. Les vibrations qu’elles créaient diminuaient lentement en l’espace d’une ou deux heures, jusqu’à ce qu’elles cessent.
(Irek Roslon/ TU Delft)
La merveille de cette technologie est qu’elle peut détecter la résistance aux antibiotiques à l’échelle d’une seule cellule.
Pour Alijani :
Pour l’avenir, nous visons à optimiser notre plateforme de sensibilité aux antibiotiques en graphène à l’échelle d’une seule cellule et à la valider contre une variété d’échantillons pathogènes. Pour qu’à terme, elle puisse être utilisée comme une boîte à outils de diagnostic efficace pour la détection rapide de la résistance aux antibiotiques dans la pratique clinique. Ce serait un outil inestimable dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques, une menace toujours plus grande pour la santé humaine dans le monde.
Leurs travaux ont été publiés cette semaine dans la revue Nature Nanotechnology : Probing nanomotion of single bacteria with graphene drums et présentée sur le site de l’Université de technologie de Delft : Bacterial soundtracks revealed by graphene membrane.