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Chez certaines bactéries, la tricherie conduit à l’extinction

par Frédéric Magné - publié le

Des mammifères aux microorganismes, de très nombreuses espèces coopèrent en produisant des ressources profitant à l’ensemble de la communauté. Les individus qui génèrent ces biens publics doivent cependant faire face à des tricheurs qui jouissent du produit de la coopération sans participer à sa production. Pour la première fois, des chercheurs se sont intéressés à l’évolution de la production de biens publics chez la bactérie Pseudomonas aeruginosa en présence et en absence de virus s’attaquant spécifiquement aux bactéries. Leurs travaux publiés dans les Proceedings of the Royal Society of London démontrent qu’en présence de ces virus, les microorganismes tricheurs, moins virulents, finissent par dominer la population, précipitant ainsi son déclin. Ces résultats laissent entrevoir de nouvelles stratégies de lutte contre les bactéries pathogènes.

P. auroginosa attaqué par phage © Alex Betts

Les exemples de coopération sont légion parmi les êtres vivants. Même les bactéries peuvent parfois s’entraider pour accéder plus facilement aux ressources de leur environnement. C’est le cas de P. aeruginosa qui sécrète des molécules appelées sidérophores pour récupérer le fer nécessaire à sa croissance. Chez ce microorganisme, des tricheurs peuvent néanmoins utiliser les sidérophores produits par d’autres bactéries sans en sécréter eux-mêmes. Pour tenter de savoir si des paramètres extérieurs étaient en mesure de perturber ce jeu de dupe, une équipe réunissant des scientifiques de l’Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM, CNRS / Université de Montpellier) s’est lancée dans une expérience originale : tester l’évolution de plusieurs populations de P. aeruginosa en présence ou en absence de phages, ces virus qui s’en prennent aux bactéries. « En introduisant des phages dans les populations bactériennes nous voulions savoir comment ces antagonismes écologiques agissaient sur la dynamique sociale et la virulence de notre modèle bactérien », explique Marie Vasse, chercheuse en écologie évolutive à l’ISEM et principale auteure de l’article.

L’expérience menée en laboratoire a consisté à suivre durant 20 générations l’évolution de 140 populations différentes de P. aeruginosa. Outre la présence ou l’absence de phages dans la population bactérienne de départ, les chercheurs ont également fait varier la concentration de fer dans le milieu de culture ainsi que la proportion initiale de microorganismes tricheurs, incapables donc de produire des sidérophores. Ces molécules émettant une fluorescence lorsqu’elles sont libérées par la bactérie, les scientifiques ont mesuré son intensité pour calculer la quantité de ces biens publics générés tout au long de l’expérience et suivre ainsi l’évolution de la part des tricheurs. « En présence de phages, les microorganismes tricheurs finissent par prendre le pas sur les coopérateurs même lorsque les tricheurs ne représentent que 10% de la population bactérienne de départ », résume Marie Vasse. Combiné à la pression de sélection exercée par les phages, le basculement progressif vers des comportements de triche conduit finalement au déclin rapide des populations bactériennes. Ces conclusions ouvrent la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques contre des infections bactériennes et, en particulier, contre P. aeruginosa. Cette bactérie pathogène est en effet à l’origine de nombreuses infections nosocomiales et de sérieuses complications chez les patients atteints de mucoviscidose. Or en combinant des phages ou des bactéries tricheuses aux antibiotiques utilisés pour lutter contre P. aeruginosa, il pourrait être envisageable d’améliorer l’efficacité de ces traitements tout en freinant la résistance de certaines souches bactériennes aux antibiotiques.

Pseudomonas aeruginosa © Alex Betts

 class= Références

" Phage selection for bacterial cheats leads to population decline " , Marie Vasse, Clara Torres-Barcelo et Michael E. Hochberg, Proceedings of the Royal Society of London, Nov 2015.

Contact chercheur

Michael E. Hochberg, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM) - CNRS / Univ. Montpellier / IRD / EPHE
Email : michael.hochberg@univ-montp2.fr

Contact communication

Valérie Durand, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM) - CNRS / Univ. Montpellier / IRD / EPHE
Email : valerie.durand@univ-montp2.fr

Source : CNRS-INEE http://www.cnrs.fr/inee/