Les scientifiques ont détecté une activité inattendue dans les spores de bactéries dormantes, montrant pour la première fois que même lorsqu’elles sont physiologiquement “mortes”, les organismes sont toujours conscients de leur environnement.
En utilisant un approvisionnement stocké de particules chargées pour l’énergie, plutôt que leur carburant habituel, les bactéries pourraient réagir activement à de minuscules changements dans les niveaux de nutriments pour déterminer une heure de pointe pour se réveiller.
Cette découverte remet en question notre compréhension non seulement de la façon dont la maladie se propage, mais aussi de la façon dont la vie pourrait survivre dans des états extrêmes ici sur Terre et au-delà.
“Ce travail change notre façon de penser les spores, qui étaient considérées comme des objets inertes”, déclare le biologiste moléculaire et chercheur principal Gürol Süel de l’Université de Californie à San Diego.
“Nous montrons que les cellules dans un état profondément dormant ont la capacité de traiter l’information. Nous avons découvert que les spores peuvent libérer leur énergie potentielle électrochimique stockée pour effectuer un calcul sur leur environnement sans avoir besoin d’activité métabolique.”
frameborder=”0″ allow=”accéléromètre ; lecture automatique; presse-papiers-écrire ; support crypté ; gyroscope; image dans l’image” autoriser le plein écran>
Les implications se sont également étendues au-delà de la gestion des maladies ici sur Terre – on pense souvent qu’une des façons dont nous pouvons rencontrer la vie extraterrestre est dans des états dormants similaires.
“Si les scientifiques découvrent la vie sur Mars ou Vénusil est susceptible d’être dans un état dormant et nous savons maintenant qu’une forme de vie qui semble complètement inerte peut encore être capable de réfléchir à ses prochaines étapes”, dit Süel.
Les bactéries sont généralement assez résistantes, mais l’une de leurs principales tactiques de survie est de pouvoir se transformer en spores, où elles peuvent rester dans un état déshydraté et dormant entouré d’un revêtement protecteur pendant des centaines d’années – survivant à la chaleur extrême, à la pression et même Cosmos.
Ce n’est pas seulement un sommeil profond non plus. Essentiellement, les bactéries sont physiologiquement mortes, sans métabolisme.
Mais d’une manière ou d’une autre, ils savent quand les conditions sont réunies pour se réveiller à nouveau.
Les spores sont la façon dont des maladies telles que l’anthrax, causées par le Bacille anthracis les bactéries, peuvent survivre de longues périodes sans eau ni nutriments dans le courrier – dans les moments d’exposition à des conditions appropriées, elles sont capables de se réhydrater et de redémarrer leur métabolisme, leur permettant de redevenir infectieuses.
Mais comment les spores savent-elles exactement quand se réveiller ? Répondre à chaque goutte d’humidité ou bouffée de nutriments peut signifier beaucoup d’énergie gaspillée si les bons moments ne durent pas longtemps. Cependant, attendre un festin peut également signifier des opportunités perdues.
Pour mieux comprendre cela, Süel et son équipe ont testé des milliers de dormants Bacillus subtilis spores. Les bactéries sont considérées comme non nocives pour l’homme et arrivent également à tenir le record survivant le plus longtemps dans l’espace.
frameborder=”0″ allow=”accéléromètre ; lecture automatique; presse-papiers-écrire ; support crypté ; gyroscope; image dans l’image” autoriser le plein écran>
Ils ont mesuré si les spores pouvaient capter de multiples impulsions de courte durée de nutriments envoyées dans leur environnement – des signaux qui ne seraient généralement pas assez forts pour déclencher une spore pour revenir à la vie.
Comme prévu, une ou deux de ces impulsions nutritives n’ont pas suffi à elles seules à réveiller les bactéries. Mais au fil du temps, un effet cumulatif a semblé se produire ; d’une manière ou d’une autre, les bactéries étaient capables de garder le score et de se rallumer après un certain nombre de signaux.
L’équipe a également pu surveiller les changements d’activité des spores en réponse à ces signaux de courte durée et a montré que les bactéries utilisaient l’énergie stockée sous forme d’ions potassium (K+) avec chaque entrée.
C’est un peu comme un condensateur dans un circuit, stockant l’énergie pour une utilisation ultérieure.
En utilisant un modèle mathématique pour expliquer ce qui se passait, l’équipe a montré que chaque signal déclenchait la libération d’ions potassium et, avec le temps, les ions potassium devenaient suffisamment puissants pour déclencher le réveil de la bactérie. Ils ont appelé ça un ‘intégrer et tirer‘ modèle d’activation.
C’est ce qu’on appelle une stratégie de traitement du signal cumulatif, et cela empêche les bactéries de se réveiller trop tôt si les conditions ne sont pas tout à fait bonnes.
“Ces découvertes révèlent un mécanisme de prise de décision qui fonctionne dans des cellules physiologiquement inactives”, les chercheurs écrivent dans leur article.
À certains égards, il s’agit d’une stratégie évolutive assez familière.
“La façon dont les spores traitent l’information est similaire à la façon dont les neurones fonctionnent dans notre cerveau”, dit Süel.
“Dans les bactéries et les neurones, des entrées petites et courtes sont additionnées au fil du temps pour déterminer si un seuil est atteint. En atteignant le seuil, les spores initient leur retour à la vie, tandis que les neurones déclenchent un potentiel d’action pour communiquer avec d’autres neurones.”
Cependant, contrairement aux neurones, qui sont des cellules incroyablement gourmandes en énergie, les spores ont pu le faire sans aucune énergie métabolique, uniquement le potassium stocké.
Dans un accompagnement pièce Perspectivesles microbiologistes Jonathan Lombardino et Briana Burton de l’Université du Wisconsin-Madison disent qu’une étude plus approfondie sur d’autres organismes connus pour entrer dans un état similaire à celui des spores, comme les champignons, pourrait aider à mieux comprendre ce que cela signifie pour la vie plus largement.
“Par exemple, l’extrême longévité des spores dites superdormantes pourrait-elle être attribuée à leurs concentrations initiales en K+ ?” ils écrivent.
Il reste encore du travail à faire, mais la découverte remet en question notre compréhension des bactéries dormantes comme étant inertes – et recadre également la façon dont nous pouvons évaluer les signes de vie extraterrestre à l’avenir.
La recherche a été publiée dans La science.
