P L A N È T E  G A Ï A 
 
   
   
Index MICROBIOLOGIE -> BACTÉRIOLOGIE -> BIOLOGIE
   
 
B A C T É R I O L O G I E - Procaryotes, Bacteria ou Eubacteria
Environ 10.000 espèces connues à ce jour. Estimation : entre 5 et 10 millions.
Pseudomonadota ou Proteobacteria (9 classes), Gammaproteobacteria (19 ordres)

Escherichia coli, Mon Amie ?
Enterobacterales (7 familles, 158 genres), Enterobacteriaceae (37 genres), Escherichia (6 espèces)

La Forteresse d'Escherichia coli

H.R. - POUR LA SCIENCE N°540 > Octobre > 2022

L'Image la plus Nette jamais prise d'une Bactérie

L.G. - SCIENCE & VIE N°1252 > Janvier > 2022

Escherichia coli Démontre une Capacité Inconnue
BIOLOGIE SYNTHÉTIQUE

Confrontée à une protéine inconnue, Escherichia coli, la bactérie la plus étudiée en laboratoire, est capable d'adopter une morphologie radicalement nouvelle !

C'est la surprise qu'ont eue des biologistes américains après avoir introduit dans son génome le gène d'une protéine artificielle de leur conception. Cette protéine, baptisée DX, s'est avérée capable de confisquer le combustible qui alimente la bactérie en énergie. Du coup, peu après avoir commencé à la fabriquer, les bactéries, affamées, ont changé de forme, s'étirant en très longs filaments. En les étudiant de plus près, les biologistes ont remarqué que ces interminables cellules étaient divisées en compartiments réguliers. Selon eux, Escherichia coli utilise une stratégie similaire à celle des sous-mariniers qui, en cas de brèche, isolent la partie endommagée du navire grâce à des portes étanches : elle utilise des amas de lipides afin de confiner les protéines toxiques. Jamais ce type de réaction n'avait été observé chez une bactérie ! L'emploi de la biologie synthétique, ici d'une protéine inédite dans la nature, a donc permis de mettre en évidence des propriétés inconnues du vivant.

L.C. - SCIENCE & VIE > Mars > 2013

Un Gène Vieux de 500 Millions d'années Revi chez E. coli

Betül Kaçar, du Georgia Tech (États-Unis), a remplacé un gène essentiel de la bactérie Escherichia coli par sa version vieille de 500 millions d'années (reconstituée) et a observé l'évolution de la bactérie sur 1000 générations.

Initialement malade, celle-ci s'est adaptée et a produit des descendants parfois plus performants que les bactéries actuelles. Le gène ancien n'a pas changé, ce sont d'autres gènes qui ont accumulé des mutations, permettant à leurs protéines de mieux interagir avec celle du gène ancestral.

L.Ca. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011

Escherichia coli, Mon Amie ?

Apparue il y a 130 millions d'années, cette bactérie est colonisée tous les mammifères et presque tous les vertébrés. Chez l'homme, elle accompagne le développement du système immunitaire dès la naissance... Mais gare ! Ce petit hôte bienveillant peut aussi, au gré d'étranges trafics d'ADN, se révéler un terrible tueur en série ! Enquête.

Elle a fait la une des médias tout l'été avec les égards dus à un tueur en série que sa discrétion rend particulièrement effrayant... La bactérie Escherichia coli, déclinée sous de multiples identités et noms de code ésotérico-biologiques (de "coli" à "EHEC", en passant par "O104:H4" ou "O157:H7" selon les sous-espèces considérées), est devenue l'ennemi public n°1 : capable de s'infiltrer partout, faisant des dizaines de victimes de tous les âges, selon un mode opératoire mal établi, avec des armes improbables - le concombre fut un temps pointé du doigt, avant que des graines germées et un lot de steaks ne soient incriminés -, elle a tout du parfait criminel. Ses récents méfaits ont d'ailleurs alerté un large réseau européen de laboratoires spécialisés, comme l'est la police scientifique dans les meilleurs épisodes des Experts, afin d'identifier le coupable et de remonter la filière alimentaire contaminée.
À la voir ainsi défrayer la chronique, on pourrait croire à une nouvelle venue, parfaitement inconnue des services : rien de plus faux ! Le microbe est en réalité étudié depuis 1885. Plébiscitée pour ses contributions scientifiques de premier plan, qui ont donné lieu à l'obtention de six prix Nobel, régulièrement qualifiée de "star des laboratoires" pour ses nombreux services rendus, cette vaste espèce a contribué comme aucune autre à l'avènement de la génétique. Mais ses récents faits d'armes nous rappellent brutalement que ce petit Dr Jekyll fort apprécié des laborantins cache un redoutable Mr Hyde. Ils nous le rappellent à nous, Européens, car le reste du monde, surtout dans l'hémisphère Sud, n'a guère eu l'occasion de l'oublier... La bactérie figure en effet parmi les cinq agents infectieux les plus destructeurs de la planète - et elle compte dans son arbre généalogique la salmonelle et l'agent infectieux de la pneumonie. Les quelques centaines de morts recensées tous les ans en Europe, généralement évoquées dans la rubrique des faits divers, ne sont que la portion congrue de ses 2 millions de victimes mondiales. 150 millions de personnes lui doivent également cystite, turista, septicémie et méningite. Ces chifffres dramatiques pourraient donner envie d'un génocide bactérien à grands coups d'antibiotiques... Fausse bonne idée ! L'efficacité d'un tel traitement est en effet loin d'être garantie, les bactéries possédant une très grande caacité d'adaptation. Surtout, ce serait oublier que malgré ses activités criminelles, le petit prédateur est d'abord un de nos très proches "compagnons" : s'il nous avait vraiment eus dans le collimateur, il aurait sans nul doute eu le dernier mot. Notre histoire a toujours été commune et ni E. coli ni nous n'avons vraiment de raison d'y mettre fin. Petite mise en contexte...

LA STAR DES LABOS
C'est le pédiatre allemand Theodor Escherich qui, le premier, repère en 1885 ce petit micro-organisme allongé dans des selles d'enfant en cherchant la cause de leurs violentes diarrhées.
E. coli entre alors dans les laboratoires comme cobaye une en sortira plus. Facile à obtenir, à faire pousser et donc à étudier, elle devient rapidement avec l'essor de la microbiologie, un auxiliaire irremplaçable pour les scientifiques. On ne compte plus les découvertes majeures qu'E. coli va autoriser. C'est, par exemple, chez elles que sont établis le rôle de support de l'information génétique de l'ADN et son mode de réplication ; l'existence d'une "sexualité" bactérienne et d'une nouvelle catégorie de virus, les phages, qui leur est propre. Organisme modèle par excellence, elle sera la base de pas moins de six prix Nobel - dont celui du biologiste français Jacques Monod en 1965, qui déclarera plus tard que "tout ce qui est vrai pour E. coli est vrai pour l'éléphant".
Connu comme nulle autre, la bactérie est logiquement devenue un "robot vivant". Les nombreuses techniques mises au point chez elle (transfert et modification des gènes, séquençage, etc.) en ont fait l'outil de prédilection de la biologie moléculaire et du génie génétique. Mais elle est aussi passée, et avec autant de succès, dans les biotechnologies pour produire de l'insuline, des excipients de certains vaccins ou des biocarburants.

COMMENSALE PLUTÔT QUE PARASITE

Cette bactérie, en forme de bâtonnet de quelques micromètres de longueur, est probablement apparue il y a quelque 130 millions d'années, en même temps que les mammifères dans le colon desquels elle s'est d'office installée (d'où son nom, "coli"). Ainsi, quand Homo sapiens a commencé à fouler la Terre, il y moins de 200.000 ans, les entrailles de ses ancêtres étaient-elles déjà colonisées depuis des lustres. Aujourd'hui, la population globale (l'espèce Escherichia coli est estimée, sur notre planète, à quelques centaines de milliards de milliards d'individus - pour 10 milliards fois plus de bactéries, toutes espèces confondues. Ils vivent pour moitié au milieu d'une foule microbienne bigarrée, confortablement installée dans le colon des mammifères : hommes, veaux, vaches, cochons... sans compter des oiseaux quelques poissons et reptiles, si bien qu'aucune classe de vertébrés ne manque à son palmarès. Sans qu'ils s'en plaignent forcément. Car E. coli et ses consours ne sont pas des parasites mais des "commensaux" : ils se servent en quelque sorte à notre table, puisant directement ce dont ils ont besoin dans ce qui parcourt nos intestins et sans causer de nuisances. Ils n'ont donc aucune raison de se débarrasser de leur hôte, à savoir nous, puisque cet hôte les nourrit - juste lui infliger une petite diarrhée de temps en temps, histoire d'aller coloniser de nouvelles terres intestinales. C'est d'ailleurs dans l'attente de regagner son habitat de prédilection que vit l'autre moitié de la population, disséminée dans l'eau, dans des fèces abandonnées et dans les pelouses attenantes - certains finissant mêmes dans les laboratoires des biologistes. Tous ces individus constituent une immense famille subdivisée en milliers de sous-espèces, ou souches, dont bien peu finalement nous "en veulent", contrairement à ce que les récents évènements laissent à penser. Mais la famille, c'est la famille, et elle comprend toujours, surtout dans une aussi vaste cohorte, quelques personnages moins fréquentables...
Combien exactement ? Moins de 5 % des E. coli seraient dangereux pour nous, mais il est difficile de donner un chiffre précis. En effet, un Dr Jekyll vivant paisiblement chez la vache peut retourner sa veste en changeant d'hôte et devenir un virulent Mr Hyde chez nous : la souche "0157:H7", responsable de la petite épidémie qui a agité le nord de la France mi-juin. Car une E. coli peut être inoffensive dans un environnement donné et devenir dangereuse dans un autre, soit parce qu'elle se retrouve sans prédateur, soit parce que ses aptitudes calibrées pour un autre milieu lui confèrent un avantage unique. L'invasion, la maladie tiennent donc plus de l'accident que de la Blitzkrieg soigneusement planifiée - même si les conséquences pour le territoire envahi sont aussi dévastatrices. En général, donc, nous n'avons aucune raison de nous plaindre de celle qui est reconnue comme le membre le plus emblématique de notre flore intestinale, si utile à notre digestion.
Une telle renommée pourrait d'ailleurs paraître étonnante au regard des chiffres : E. coli ne contribue que pour 1 % à peine aux 10.000 milliards de bactéries de centaines d'espèces de ladite flore. Mais il en va autrement dans les premiers jours de notre vie. Outre la moitié de son patrimoine génétique, un bébé reçoit dès sa naissance ses premiers E. coli de sa mère, lesquels vont coloniser en une quarantaine d'heures son colon encore vierge. La maternité, son personnel et les visiteurs peuvent également y contribuer. Pendant quelques jours, E. coli va ainsi être l'espèce dominante de notre jeune flore intestinale, avant d'être peu à peu rejointe, puis submergée par d'autres bactéries au fil des semaines.

ASSOCIATION DE MALFAITEURS

La majorité des E. coli, parfaitement intégrées, sont localisées dans la faune bigarrée du colon. Toutefois, certaines peuvent aller coloniser des zones inhabituelles, ici l'intestin grêle d'un enfant (à g.), où elles peuvent devenir une source de problèmes. Elles s'y fixent, s'y développent et y répandent des toxines (shigatoxine) qui pourront provoquer des diarrhées. On observe également un fort trafic de matériel génétique entre bactéries, ici par conjugaison (à d.) : elles s'échangent ainsi régulièrement des gènes qui les rendront plus dangereuses.

UN MICRO-HÔTE INDISPENSABLE

Ces premiers contacts avec nos commensaux jouent un rôle absolument fondamental. Pour le bon développement de notre tube digestif d'abord : en leur absence, les villosités intestinales, ces minuscules et innombrables replis qui couvrent nos intestins et que tapisse la flore microbienne n'évoluent pas normalement. Dans la mise en place de notre système immunitaire ensuite, et son apprentissage indispensable de la tolérance vis-à-vis de nos hôtes. En effet, la surprotection ou des impératifs d'hygiène trop poussés, comme dans certains pays d'Europe du Nord, pourraient être à l'origine de l'essor de certaines allergies et asthmes : le corps mal préparé à cette proximité a priori contre-nature, développerait des réactions immunitaires incohérentes. Rappelons que seules 10 % des cellules de notre corps sont humaines, les autres étant principalement bactériennes : si performant qu'il soit, notre système immunitaire ne prendrait donc pas le dessus en cas de guerre ouverte...

RAPPORT D'ACTIVITÉS

Dotées de long flagelles et de cils (à g.), on sait les E. coli très mobiles. Les macrophages, ces grosses cellules immunitaires chargées de la surveillance des lieux, ont du mal à les attraper (centre). Pis, certains individus très virulents sont capables, une fois ingérés par le macrophage, de l'attaquerde l'intérieur en se multipliant. Dans de bonnes conditions (35 à 38°C), une E. coli peut se diviser toutes les 20 minutes (à d.).
RAPPORT D'AUTOPSIE

Ces individus possèdent de nombreux ennemis ; le plus connu est le bactériophage T4, un virus propre aux E. coli. Quand ces phages se livrent a une attaque groupée (à g.), la victime ne peut résister. Ils se fixent sur elle et lui injectent leur ADN. Autre cause de décès : la membrane protectrice d'E. coli est affaiblie. Son ADN, normalement replié s'en echappe alors brutalement en se déroulant (à d.).

Chez l'homme adulte, nos micro-hôtes, quoique plus passifs, jouent d'autres rôles. Ainsi, certains de nos commensaux libèrent d'utiles vitamines (B12, K...) et contribuent à l'assimilation de certains nutriments. Surtout, en occupant la place, E. coli et ses petits camarades empêchent que des micro-organismes étrangers, potentiellement pathogènes, ne s'installent. Entre toutes les espèces de bactéries commensales présentes, il existe en effet des jeux complexes de partage des espaces colonisés, de répulsion et de neutralisation via diverses toxines, sans conséquence pour nous normalement, qui empêche l'implantation de nouveaux venus - ils sont évacués en quelques jours généralement. Tant qu'à être colonisé, autant l'être par ses résidents naturels.
Ce rôle majeur, on le teste empiriquement lorsqu'on mange fruits et légumes sans précaution à l'étranger : de rapides effets secondaires témoigneront de la différence et de la non-compatibilité des souches bactériennes réunies sans préavis dans nos intestins... Car constituée alors que nous grandissons, influencée par nos habitudes alimentaires, notre hygiène ou le climat de notre pays, notre flore intestinale nous est très personnelle. Elle reflète aussi le lieu où nous vivons : certaines souches d'Escherichia coli sont plus fréquentes en Afrique ou en Asie, quand d'autres privilégient l'Europe, l'Amérique du Nord ou le Japon. La flore intestinale d'un pays peut même évoluer au fil des années en fonction de sa situation socio-économique. À un niveau beaucoup plus intime, il a également été prouvé que nous partagions plus encore d'E. coli avec ceux qui vivent sous notre toit - animaux domestiques compris, qu'avec nos voisins. Bref, E. coli est partout, dans toutes sortes d'hôtes qui ont eux-mêmes gagné les régions du monde les plus diverses et adopté les régimes alimentaires les plus variés. Le secret de ce succès mondial ? La diversification massive ! Ses souches se comptent par milliers. On ne distingue évidemment pas deux E. coli à la couleur de leurs yeux mais, par exemple, par un composant de la "paroi" qui les protège (l'antigène O) ou du long flagelle qu'ils utilisent pour se déplacer (l'antigène H) : comme dans 0157:H7 ou 0104:H4. Rien qu'avec cette méthode de classification, plus de 8800 souches d'E. coli sont possibles. Mais on peut aussi les identifier grâce à leur génome. Et là, les chiffres donnent le tournis. Car si nous partageons 98 % de nos vingt et quelques milliers de gènes avec le chimpanzé, alors que nous sommes deux espèces différentes, tous les Escherichia coli n'ont de commun entre eux que... 20 % de leurs gènes ! Voilà qui paraît peu, mais il s'agit des gènes fondamentaux qui commandent toutes leurs fonctions de base. Ainsi, certains individus possèdent-ils 4400 gènes quand d'autres peuvent en compter 1000 de plus. Ces énormes variations ne sont pas à prendre à la légère car les bactéries les plus dangereuses sont aussi les mieux dotées génétiquement, les gènes supplémentaires leur octroyant de nouvelles toxines, de nouveaux moyens de défense, etc.

TRANSFERTS GÉNÉTIQUES DÉVASTATEURS

Cette plasticité génétique est due à leurs fascinantes capacités d'échange d'ADN, voire de pillage, spécifiques au monde microbien : un E. coli peut ainsi envoyer à une voisine moins bien pourvue la copie de certains de ses gènes ou en voler chez une autre espèce, quand certains sont même capables de récupérer des bouts d'ADN "abandonnés" - à la suite de la destruction d'une cellule, par exemple. En absorbant ainsi sa terrible potion, une potion dont les effets seraient différents selon les gènes échangés, un brave Dr Jekyll peut se transformer en redoutable Mr Hyde. On comprend alors mieux les évènements de cet été : l'enquête a démontré que ce sont ces tours de passe-passe génétiques qui expliquent les effets dévastateurs de la souche 0104:H4 en Allemagne et près de Bordeaux. Connue depuis 2001 pour avoir déjà causé quelques cas de diarrhées sanglantes en Allemagne, 0104:H4 est réapparue cette fois avec de nouveaux gènes empruntés à d'autres souches dangereuses, capables de se fixer sur nos cellules et résistants aux antibiotiques, ce qui l'a rendue à la fois plus toxique et plus difficile à traiter... "Connais tes ennemis mais méfie-toi de tes amis", dit le proverbe... Toujours changeante, Escherichia coli est pour nous les deux à la fois. Nous avons donc tout intérêt à bien surveiller sa tentaculaire famille pour éviter ou prévenir ses transformations les plus monstrueuses.

JARGON
E. coli a été évoquée sous de nombreux noms dans la presse et le sigle EHEC a envahi les unes. Les souches d'E. coli dangereuses ont en effet été catégorisées en fonction des pathologies qu'elles entraînent : EHEC, pour entéro-hémorragique (E. coli). Mais aussi ETEC, pour entéro-toxigéne (turista) ; EPEC, pour entéro-pathogène (diarrhée du nourrisson) ; EIEC, pour entéro-invasive (dysenterie), etc.
FAIT DIVERS
Pour lancer son projet fou d'étude de l'évolution, le professeur Richard Lenski a jeté son dévolu sur E. coli... Depuis 1988, il la fait donc se multiplier, et se multiplier encore. Résultat : il dispose aujourd'hui de plus de 50.000 générations de sa bactérie fétiche ! À la clé, de nombreuses informations inédites sur l'évolution et ses mécanismes ou l'adaptation à de nouveaux milieux...

E.R. - SCIENCE & VIE > Septembre > 2011
 

   
 C.S. - Maréva Inc. © 2000 
 charlyjo@laposte.net