Les bactéries peuvent stocker des souvenirs et les transmettre pendant des générations : ScienceAlert

Selon de nouvelles recherches, un organisme unicellulaire sans cerveau ni système nerveux proprement dit peut encore former des souvenirs et les transmettre aux générations futures.

La bactérie omniprésente, Escherichia coli, est l’une des formes de vie les plus étudiées sur Terre, et pourtant les scientifiques continuent de découvrir des moyens inattendus de survivre et de se propager.

Des chercheurs de l’Université du Texas et de l’Université du Delaware ont découvert un système de mémoire potentiel qui permet E. coli se « souvenir » des expériences passées pendant plusieurs heures et plusieurs générations par la suite.

L’équipe affirme qu’à leur connaissance, ce type de mémoire bactérienne n’a jamais été découvert auparavant.

De toute évidence, la mémoire dont parlent les scientifiques dans ce cas n’est pas la même que la mémoire humaine consciente.

Le phénomène de mémoire bactérienne plutôt décrit comment les informations issues des expériences passées influencent la prise de décision actuelle.

“Les bactéries n’ont pas de cerveau, mais elles peuvent collecter des informations sur leur environnement, et si elles ont fréquemment rencontré cet environnement, elles peuvent stocker ces informations et y accéder rapidement plus tard pour leur bénéfice”, explique chercheur principal en bioscientifique moléculaire Souvik Bhattacharyya de l’UT.

Les découvertes de Bhattacharyya et de leur équipe sont basées sur de fortes associations provenant de plus de 10 000 tests d’essaimage bactérien.

Ces expériences testaient pour voir si E. coli les cellules sur une seule plaque se rassembleraient en une seule masse migratrice qui se déplacerait avec le même moteur. Un tel comportement indique généralement que les cellules se regroupent pour rechercher efficacement un environnement approprié.

Par contre, quand E. coli les cellules s’agglutinent en un biofilm collant, c’est leur façon de coloniser une surface nutritive.

Lors des premières expériences, les chercheurs ont exposé E. coli cellules à plusieurs facteurs environnementaux différents pour voir quelles conditions ont déclenché l’essaimage le plus rapidement.

En fin de compte, l’équipe a découvert que le fer intracellulaire était le meilleur indicateur du déplacement ou du maintien de la bactérie.

De faibles niveaux de fer étaient associés à un essaimage plus rapide et plus efficace, tandis que des niveaux plus élevés conduisaient à un mode de vie plus sédentaire.

Parmi la première génération E. coli cellules, cela semblait être une réponse intuitive. Mais après avoir connu un seul événement d’essaimage, les cellules qui ont connu de faibles niveaux de fer plus tard dans leur vie ont été encore plus rapides et plus efficaces en matière d’essaimage qu’auparavant.

De plus, cette mémoire « de fer » a été transmise à au moins quatre générations successives de cellules filles, formées à partir de la cellule mère se divisant en deux nouvelles cellules.

Dès la septième génération de cellules filles, cette mémoire de fer était naturellement perdue – même si elle pourrait être retrouvée si les scientifiques la renforçaient artificiellement.

Les auteurs de l’étude doivent encore identifier un mécanisme moléculaire derrière le système de mémoire potentiel ou son héritabilité, mais la forte association entre le fer intracellulaire et le comportement d’essaimage intergénérationnel suggère qu’il existe un niveau de conditionnement persistant en jeu.

Même si l’épigénétique est connue pour jouer un rôle dans passer des paramètres biologiques « mémorisés » à travers des générations de E. coli en régulant les paramètres « activés » et « désactivés » de gènes spécifiques, les chercheurs pensent que la courte durée de l’héritabilité signifie que ce n’est pas le mécanisme principal ici.

Le fer est lié à de multiples réponses au stress chez les bactéries. La formation d’un système de mémoire intergénérationnel autour d’elle a beaucoup de sens du point de vue de l’évolution.

Un système de mémoire à base de fer pourrait aider E. coli s’adapter aux mauvaises conditions environnementales ou aux antibiotiques.

Un célibataire ou Individual E. coli la cellule peut doubler en une demi-heuredonc la capacité de transmettre une telle mémoire aux cellules filles est probablement également bénéfique dans des environnements à évolution lente.

“Avant qu’il n’y ait de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre, la vie cellulaire primitive utilisait le fer pour de nombreux processus cellulaires”, dit Bhattacharya.

“Le fer est non seulement essentiel à l’origine de la vie sur Terre, mais également à son évolution. Il est logique que les cellules l’utilisent de cette manière.”

“En fin de compte”, Bhattacharyya conclut, “Plus nous en savons sur le comportement des bactéries, plus il est facile de les combattre.”

L’étude a été publiée dans PNAS.