La Nouvelle Microbiologie , livre ebook

Odile Jacob - Pascale Cossart

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165 pages

Français

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Extrait

Description

Les « microbes » ne sont plus ce qu’on pensait qu’ils étaient ! La microbiologie a radicalement changé de visage ces dernières décennies : les microbes, en particulier les bactéries, sont d’une grande diversité, bien plus souvent bénéfiques que pathogènes, vivant en sociétés complexes, capables de communiquer entre eux, d’interagir et de participer à des symbioses avec les organismes qu’ils colonisent. Chez la plante, l’animal ou l’homme, le rôle des biofilms et des microbiotes, véritables sociétés de bactéries, est enfin reconnu, et les stratégies des Listeria, salmonelles et autres staphylocoques dorés, d’une incroyable sophistication, dévoilent peu à peu leurs secrets. C’est d’ailleurs en étudiant le système immunitaire d’une bactérie qu’a été mis au point le système CRISPR/Cas9, couteau suisse moléculaire puissant permettant d’« éditer » l’ADN à la manière d’une machine à traitement de texte. Les bactéries ? Des êtres vivants en pleine révolution ! De la résistance aux antibiotiques aux bactéries luminescentes du calamar, de l’éradication des moustiques vecteurs du paludisme aux bactéries « terroristes » et aux mystères du microbiote intestinal, c’est à un tour d’horizon très complet de la microbiologie qu’invite ici Pascale Cossart, spécialiste mondialement réputée. Ce livre s’adresse à tous ceux qui veulent découvrir le monde fascinant des bactéries, y compris les non-scientifiques ! Pascale Cossart, professeur à l’Institut Pasteur, titulaire de nombreux prix internationaux, est secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences. Ses travaux portent sur l’élucidation des stratégies des bactéries pathogènes intracellulaires – en particulier Listeria – et leurs mécanismes de régulation.

Sujets

Science

Sciences et techniques

Life Sciences

Cell Biology

Informations

Publié par	Odile Jacob
Date de parution	08 juin 2016
Nombre de lectures	39
EAN13	9782738160294
Langue	Français

Informations légales : prix de location à la page 0,1000€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

En couverture : Bactéries Bacillus subtilis en train de sporuler : la membrane des spores est verte et celle des bactéries est rouge. Javier Lopez Garrido (University of California, San Diego).
© O DILE J ACOB , JUIN 2016 15, RUE S OUFFLOT , 75005 P ARIS
www.odilejacob.fr
ISBN : 978-2-7381-6029-4
Le code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5 et 3 a, d'une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l'usage du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, « toute représentation ou réproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (art. L. 122-4). Cette représentation ou reproduction donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle.
Ce document numérique a été réalisé par Nord Compo .
À Pierre, à Marie, Joséphine et Eugénie, et à toi Papa.
Préambule

Le mot « microbe » évoque encore, pour beaucoup, le redoutable coupable d’une maladie, d’une infection ou d’une contamination. Ce microbe est-il venu d’ailleurs ? En général, on ne s’interroge pas sur son origine, sauf en cas d’épidémie. On constate seulement que sa présence, inopportune, trouble un ordre établi, un équilibre, ce bien-être qu’on appelle « la santé ».
Or la santé, nous le savons maintenant, dépend de la présence de milliers de microbes et micro-organismes qui nous sont bénéfiques, qu’ils vivent sur notre peau ou dans différentes parties de notre corps comme l’intestin, la bouche ou le nez, ou qu’ils participent à des processus qui vont de la fabrication des fromages et des yaourts au traitement des eaux usées, au maintien de l’équilibre de l’environnement, ou de la biodiversité de la flore et de la faune de notre planète.
Depuis Louis Pasteur et Robert Koch, à la fin du XIX e siècle, il est bien établi qu’il n’y a pas de génération spontanée, que tout microbe provient d’un autre microbe, et que les plus petits organismes vivants capables de vivre de façon autonome s’appellent des bactéries (étymologiquement βαχτερια est un « bâton pour la marche » : les premières bactéries observées avaient une forme de bâtonnet). Ces bactéries, que l’on peut observer avec des microscopes assez simples, sont des organismes unicellulaires qui donnent naissance à des milliers d’autres bactéries filles unicellulaires semblables.
Louis Pasteur et Robert Koch ont découvert les bactéries responsables de plusieurs maladies qui ont dévasté l’humanité depuis des millénaires, comme la peste, le choléra, la tuberculose et bien d’autres fléaux. Ils ont ouvert la voie à de puissants moyens de diagnostic, de lutte contre ces maladies et à des vaccins dont certains sont toujours utilisés. Ils ont aussi ouvert la voie à l’étude des bactéries en général, qu’elles soient pathogènes et génèrent des maladies ou non pathogènes et remplissant d’autres fonctions… En effet, les découvertes de Pasteur, Koch et de leurs élèves ont été si importantes et si révolutionnaires qu’elles ont suscité au début du XX e siècle un intérêt immense parmi les médecins d’abord, puis parmi les biologistes de tous bords qui se sont passionnés pour ces nouvelles disciplines que représentaient la microbiologie, l’étude des micro-organismes non visibles à l’œil nu, et, plus spécifiquement, la bactériologie, l’étude des bactéries.
Pendant tout le siècle qui a suivi cette période florissante, la microbiologie a avancé par vagues successives et dans plusieurs directions : d’abord assez lentement, juste après la période de Pasteur et Koch, avec l’identification méticuleuse de toutes sortes de bactéries, l’établissement de collections variées, de classifications diverses et de descriptions précises. Puis les événements se sont accélérés. La découverte de l’ADN comme support du matériel génétique de tout organisme vivant, au début des années 1950, mena très vite, grâce aux études poursuivies chez les bactéries, à l’élaboration de concepts généraux valables, comme le disait Jacques Monod, « de la bactérie à l’éléphant », telles la réplication de l’ADN, la transcription, la traduction et la synthèse des protéines et, par voie de conséquence, à l’avènement de la biologie moléculaire et du génie génétique : l’art de manipuler les gènes et les espèces.
Vers la fin du XX e siècle, les technologies de séquençage de l’ADN, c’est-à-dire de détermination de la structure des gènes, et très vite de celle des génomes complets de bactéries, ont déclenché une accélération effrénée et totalement non anticipée des études sur les bactéries, pathogènes ou non. Nos connaissances des maladies infectieuses ont alors été bouleversées par ces approches qui, en s’associant aux techniques de la biologie cellulaire, et en particulier à l’imagerie, ont mis en lumière d’innombrables mécanismes utilisés par les micro-organismes pour établir une infection, en interagissant de multiples façons avec l’hôte infecté et en détournant certaines de ses fonctions essentielles et certains mécanismes fondamentaux.
En parallèle à ce nouveau regard sur les maladies infectieuses, les recherches sur le comportement des bactéries ont montré que toutes, sans exception, ont une véritable vie sociale, qu’elles vivent en petits groupes ou assemblées diverses qui peuvent être présents sur des surfaces de tout genre, sous forme de « biofilms », et qu’elles peuvent vivre en harmonie avec beaucoup de leurs congénères et former des groupes très hétérogènes, mais stables. Lorsque ces groupes deviennent gigantesques et sont présents en association avec d’autres micro-organismes, parasites ou virus, on parle de « microbiote ». On parlait auparavant de flore intestinale ; on préfère aujourd’hui « microbiote intestinal ». Le microbiote intestinal n’est pas le seul microbiote. Il en existe d’autres dans d’autres parties du corps et dans d’autres organismes. On sait aujourd’hui que ces microbiotes évoluent, qu’ils sont la signature de l’individu qui les abrite, de ses habitudes alimentaires, de son patrimoine génétique ou de ses maladies sous-jacentes… et peut-être même de son comportement.
Même si, dans la nature, nombre de bactéries semblent pouvoir mener aussi une vie indépendante, beaucoup vivent en réelle symbiose non seulement avec les hommes, mais aussi avec tous les animaux, y compris des insectes, ou même avec des plantes. Ces cohabitations ont parfois des conséquences étonnantes sur la descendance des êtres « habités », entraînant par exemple stérilité ou élimination des mâles chez les insectes, ou une meilleure croissance chez les plantes, les bactéries présentes sur les racines aidant la plante à capter l’azote qui leur est si bénéfique.
Les bactéries ont donc une vie sociale très élaborée : en plus de leur capacité à vivre en groupe, et sans doute afin de vivre en groupe, elles peuvent communiquer entre elles en utilisant un langage chimique qui leur permet de se reconnaître par espèces ou par grandes familles, et de se distinguer les unes des autres… Ce langage, elles l’utilisent pour agir en groupe et gagner la partie contre leur ennemi ! Par exemple, certaines bactéries pathogènes ne déploient leurs mécanismes d’attaque que si elles sont suffisamment nombreuses et que leurs chances de réussite sont élevées. Certaines bactéries peuvent aussi ne devenir lumineuses que lorsque leur nombre atteint un certain seuil.
Pour s’adapter aux diverses situations auxquelles elles peuvent être confrontées et exprimer ou non certaines de leurs capacités, les bactéries utilisent des mécanismes de régulation très sophistiqués. Tous les composants de la cellule, des protéines aux molécules comme les vitamines, des composants intermédiaires aux métaux, participent aux multiples mécanismes d’adaptation que les bactéries mettent en jeu à telle ou telle occasion durant leur vie. Mais les molécules régulatrices sur lesquelles les recherches ont le plus avancé ces dernières années, et qui participent à l’expression contrôlée des génomes, sont les ARN. Jacob et Monod avaient prédit qu’ils pourraient réguler l’expression du patrimoine génétique, mais qu’ils le fassent de tant de façons différentes, rien ne le laissait présager. Car ces ARN bactériens, dont on pensait jusqu’à la fin du siècle dernier qu’ils servaient surtout d’intermédiaires de fabrication entre l’ADN et les protéines – d’où le nom d’ARN « messagers » donné aux plus nombreux d’entre eux –, ont des rôles multiples et parfois étonnants. On a notamment découvert – et c’est là une des plus grandes avancées de ces dernières années en biologie – que les bactéries ont mis en place des stratégies extrêmement efficaces qui dépendent d’ARN, nommées CRISPR (prononcer « crispère »), pour se protéger d’assaillants comme les virus de bactéries, les bactériophages ou phages. Plus précisément, les bactéries se souviennent de leur première rencontre avec un phage et sont capables de mettre en place une sorte d’immunité, devenant ainsi « vaccinées » contre ce phage.
Ces systèmes sont si bien agencés et si adaptables qu’ils sont maintenant à la base d’une technique révolutionnaire qui permet de manipuler les génomes de tous les organismes chez qui ils ont été testés : la technologie CRISPR/Cas9. Cette méthode permet de modifier les génomes facilement en un temps record, et ainsi de créer des mutants qui permettent de faire des études sophistiquées de la fonction des gènes, ou de remplacer des gènes défectueux par de nouveaux gènes, ouvrant directement la voie aux thérapies géniques. Cette technologie si puissante a été honorée par l’un des Breakthrough Prizes 2014 aux États-Unis et par une série impressionnante d’autres très grands prix internationaux qui honorent et récompensent les scientifiques auteurs de très grandes avancées.
Les bactéries se défendent non seulement des virus, mais aussi de leurs propres