Les bactéries ne sont pas seulement des microbes insensés. De nouvelles recherches de l'Université hébraïque de Jérusalem révèlent que les cellules bactériennes uniques peuvent transporter une « mémoire » de leurs environnements passés le transformant par des générations avant finalement oublier. En utilisant une nouvelle technique appelée microcolonie-seq, les scientifiques ont découvert des sous-populations cachées à l'intérieur des infections, chacune avec différentes stratégies de survie. La découverte pourrait expliquer pourquoi les antibiotiques et les vaccins échouent parfois et peuvent ouvrir la voie vers des traitements plus précis.
Les scientifiques de l'Université hébraïque de Jérusalem ont conçu un moyen de découvrir une dimension cachée de la vie bactérienne: la capacité des microbes uniques à « se souvenir » de leurs environnements passés et à transmettre cette mémoire à leur progéniture. La découverte, rapportée dans Cellule et dirigé par le chercheur postdoctoral, le Dr Raya Faigenbaum-Romm, sous la supervision du professeur Nathalie Q. Balaban, et collaboration avec Profs. Ilan Rosenshine et Maskit Bar-Meir, introduisent une méthode révolutionnaire appelée microcolonie-seq qui capture la mémoire microbienne aux premiers stades de la croissance des colonies.
Pendant des décennies, les biologistes savent que les bactéries, bien que génétiquement identiques, se comportent différemment. Certains poussent rapidement, certains lents; Certains résistent aux antibiotiques tandis que d'autres succombent. Mais jusqu'à présent, il n'était pas clair quelles différences étaient des accidents éphémères et qui représentaient des États authentiques et héréditaires.
Ce que nous avons constaté, c'est que même une seule bactérie porte un souvenir de longue durée de l'endroit où il s'est déroulé. Lorsqu'il se divise, ses descendants préservent que la mémoire est-il parfois pendant 20 générations ou plus. «
Dr Raya Faigenbaum-Romm
Les microcolonies comme fenêtre dans la mémoire
La méthode MicroColony-Seq fonctionne en isolant de minuscules colonies qui poussent à des bactéries individuelles, en analysant leur ARN, leurs génomes et leurs traits physiques. Cette approche évite le bruit des méthodes de séquençage de l'ARN à cellule mono-cellulaire de pointe même et révèle si les différences entre les cellules sont des mutations génétiques ou des phénotypes héréditaires épigénétiquement.
En utilisant cette méthode, l'équipe a découvert des stabilités surprenantes. Pathogènes comme Escherichia coli et Staphylococcus aureus Il s'est avéré se diviser en sous-populations stables – même dans une seule infection. Certaines lignées ont activé des programmes de virulence qui les aident à s'accrocher aux cellules hôtes, tandis que d'autres ont allumé des gènes qui favorisaient la motilité ou la survie dans des conditions difficiles.
Curieusement, l'étude a montré que cette mémoire microbienne a des limites. Lorsque les bactéries atteignent la « phase stationnaire » – le point lorsque les nutriments sont épuisés – la mémoire est effacée, réinitialisant efficacement la population.
Implications pour la médecine
La découverte comporte des implications urgentes pour la santé humaine. Dans les infections des voies urinaires et dans la circulation sanguine, la microcolonie-SEQ a révélé des sous-groupes bactériens coexistants avec des profils distincts de résistance aux antibiotiques ou de virulence. Un test clinique conventionnel qui échantillonne une seule colonie pourrait facilement manquer ces joueurs cachés à la tête des traitements qui échouent.
Le professeur Balaban explique: « Une infection est rarement une population uniforme de bactéries. Cela ressemble plus à une coalition de différents acteurs, chacun avec ses propres forces. Pour concevoir des thérapies qui fonctionnent vraiment, nous devons comprendre et cibler tous. »
Cela peut aider à expliquer pourquoi tant de médicaments et vaccins expérimentaux contre S. aureus Les infections ont trébuché dans des essais cliniques: ils n'ont ciblé qu'une seule partie de la population bactérienne, laissant les autres intacts.
Une nouvelle ère pour la recherche microbienne
Au-delà de la pertinence médicale immédiate, la microcolonie-Seq ouvre de nouvelles voies pour explorer la vie microbienne. Il fournit un moyen systématique d'étudier comment les bactéries se diversifient, se lèvent leurs paris et s'adaptent en temps réel. Les applications futures pourraient s'étendre aux agents pathogènes fongiques, au microbiome intestinal et même à la fermentation industrielle.
Comme le note le Dr Faigenbaum-Romm, « nous avons traité les bactéries comme s'ils étaient tous les mêmes, mais en réalité, même une seule cellule porte une histoire de son passé. MicroColony-Seq nous permet enfin de lire cette histoire. »
