Il existe des similitudes frappantes dans la façon dont les bactéries et les humains s'installent dans les colonies

Coloration de Gram de la bactérie Streptococcus mutans. (CDC/Bibliothèque d'images de santé publique)

La façon dont les bactéries buccales s'installent dans notre bouche n'est pas sans rappeler la façon dont nous, les humains, nous installons dans nos villes, selon une nouvelle étude.

Il y a une raison pour laquelle on dit que les bactéries vivent dans des «colonies», et plus nous en apprenons sur la façon dont ces minuscules architectes construisent leurs communautés, plus leur comportement nous semble familier.

Une nouvelle étude suivant comment plusieurs colons individuels se développent en microcolonies a trouvé des modèles de croissance et une dynamique qui reflètent nos propres inclinations urbaines.

'Nous adoptons cette vision' au niveau satellite ', en suivant des centaines de bactéries réparties sur une surface depuis leur colonisation initiale jusqu'à la formation de biofilm', dit Hyun Koo de l'Université de Pennsylvanie.

'Et ce que nous voyons, c'est que, remarquablement, les caractéristiques spatiales et structurelles de leur croissance sont analogues à ce que nous voyons dans l'urbanisation.'

Tout comme dans la nature, les bactéries présentes dans votre bouche vivent dans des structures complexes appelées biofilms. En réalité, 99,9% des procaryotes vivent entassés avec des millions d'autres voisins dans l'une de ces colonies.

Les biofilms sont partout, mais s'ils sont sur vos dents, nous les appelons plaque. Ce dépôt dense et collant est difficile à enlever, protégeant ainsi les microbes résidents des agressions environnementales, comme le dentifrice, le fil dentaire ou même les antibiotiques.

Il s'accumule lorsque plusieurs colons individuels se transforment en microcolonies, mais la manière exacte dont cela se produit reste sous-explorée.

Utilisation de la bactérie buccale Streptococcus mutans , les chercheurs ont montré que les cellules microbiennes se déposent au hasard et quel que soit le type de surface. Néanmoins, seul un sous-ensemble de colonisateurs commence réellement à se regrouper, à s'étendre leur portée 'en fusionnant les bactéries voisines en microcolonies densément peuplées.'

'Nous pensions que la majorité des bactéries individuelles finiraient par se développer', dit Koo. 'Mais le nombre réel était inférieur à 40%, le reste étant soit en train de mourir, soit englouti par la croissance d'autres microcolonies.'

Une fois que les grappes apparaissent, quelque chose de vraiment curieux se produit : elles commencent à interagir les unes avec les autres, en grandissant et en s'organisant en densément peuplées. microcolonies à l'échelle du micron qui se développent et fusionnent davantage ' pour former une superstructure de biofilm.

Ce type de coopération est intéressant, car études précédentes ont signalé une compétition bactérienne chez d'autres espèces, en particulier lorsqu'il y avait une pénurie de nutriments.

Dans ce cas, les nutriments n'ont eu qu'un impact sur la formation réelle des colonies. Après cela, 'les microcolonies individuelles (éloignées ou proches) ont continué à se développer sans interruption jusqu'à fusionner les unes avec les autres, et les structures fusionnées se sont comportées et se sont développées comme une seule nouvelle communauté harmonisée', les chercheurs écrivent .

Ce n'est que lorsque des espèces étrangères plus antagonistes ont été introduites que cela a affecté cette unité apparemment pacifique et que la croissance des microcolonies a été réduite.

'Ces communautés (microcolonies) peuvent s'étendre et fusionner les unes avec les autres de manière collaborative, sans concurrence entre les communautés adjacentes', expliquent les auteurs. conclure .

(Paula et al., Nature Communications, 2020)

C'est le type de croissance qui indique un 'comportement communautaire entre les micro-organismes', et il ressemble à l'urbanisation humaine, où certains colons restent statiques, tandis que d'autres se développent dans des villages qui s'étendent davantage dans des microcolonies ou des villes densément peuplées, qui fusionnent ensuite dans des mégapoles microbiennes. .

Bien sûr, il y a des limites à cette idée d'urbanisation bactérienne. Les auteurs ne disent pas que les microbes construisent des panneaux de signalisation, des routes et des lignes d'approvisionnement, mais l'idée générale est la même et cela peut non seulement nous aider à mieux lutter contre les infections, mais cela pourrait aussi nous aider. construire plus durablement .

'C'est une analogie utile, mais il faut la prendre avec un grain de sel', Koo dit . «Nous ne disons pas que ces bactéries sont anthropomorphes. Mais adopter cette perspective de croissance du biofilm nous donne une image multi-échelle et multidimensionnelle de la façon dont ils se développent que nous n'avons jamais vue auparavant.

L'étude a été publiée dans Communication Nature .

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