E. coli, un ami qui vous veut du bien ?

Au hasard de lectures, je suis tombé sur cet article, un peu conte de fées, d’Alli Cartwright paru sur le site de la Society for Applied Microbiology et intitulé, « E. coli: un bug vraiment utile ».

Avant d'entrer dans le monde de la microbiologie, je ne connaissais que le nom du microbe, E. coli. Ce microbe semble si tristement célèbre que je ne peux toujours pas prononcer son nom de genre Escherichia parce que je ne l'ai jamais entendu dire. Tout comme Attenborough ou Clarkson, la mention même du nom conduit la plupart des personnes au même point de concentration mentale. Enfant, on m'a parlé de la ‘perversité’ de ce microbe. Il semblait se cacher dans des aliments qui nous rendaient malades. De mon esprit d'enfant, j'ai placé E. coli dans la catégorie des ‘mauvais’ donc je n'étais pas ravi quand j'ai dû travailler avec lui à 22 ans: pourtant c'est devenu mon microbe préféré.

Je suis têtue et je n'aime pas changer mon point de vue une fois que j'ai pris ma décision, alors quand j'ai commencé à travailler avec E. coli, j'ai continué avec mon point de vue précédent sans réfléchir. C'est jusqu'à ce que je puisse avoir un E. coli avec une protéine fluorescente verte.

Quelque chose au sujet d'une colonie de bactéries éclatantes sur une boîte de gélose la rendait très, très cool. Ce Noël, j'ai même poussé ma famille afin de dessiner des scènes de Noël sur des boîtes de gélose avec mon microbe brillant. Quand j'ai lu la fiche technique expliquant comment c'était le niveau de biosécurité 1, j'ai réalisé qu'il était peu probable de rendre les gens malades, alors j'ai réalisé que tous les E. coli n'étaient pas si mauvais. C'est à ce moment-là que j'ai commencé à découvrir comment nous avions conçu E. coli pour notre propre bénéfice.

Utiliser E. coli en médecine

D'une certaine manière, je me suis souvenu de mon cours de biologie de niveau A sur la production d'insuline humaine. Je me suis souvenu que l'enseignant avait expliqué comment l'insuline de vache ou de porc était utilisée jusqu'à ce que E. coli soit conçu pour produire de l'insuline humaine.

Une fois que les gènes de l'insuline humaine ont été déchiffrés, ce code pouvait être ajouté à l'ADN de E. coli pour faire croître l'insuline humaine dans le microbe qui se multiplie rapidement. La première insuline humaine commerciale de E. coli a été produite par Genentech en 1982 [1]. Le processus semble quelque peu simple dans le monde d'aujourd'hui où un plasmide est coupé par des enzymes de restriction et joint au gène de l'insuline humaine coupé d'un chromosome, mais à l'époque, le travail génétique était à ses balbutiements et je suis sûr que le processus était beaucoup plus difficile. Une fois que le gène de l'insuline était à l'intérieur de la bactérie, il pouvait se répliquer en produisant plusieurs copies du plasmide et donc de l'insuline prête à être purifiée et conditionnée pour traiter les diabétiques. E. coli a complètement révolutionné le traitement médical du diabète et ce n'est pas le seul exemple car 56% des produits pharmaceutiques dérivés d'une source vivante sont basés sur de bons vieux E. coli [1].

Utiliser E. coli pour réduire l'impact de l'homme sur le monde

Bien que E. coli modifié puisse être utilisé dans les soins de santé, il peut également être modifié à des fins industrielles. Parmi les applications se trouvent des processus pour essayer de réduire l'impact environnemental de l'homme. Alors que le World Wide Fund for Nature prévoit qu'il y aura plus de plastiques dans nos océans que de poissons d'ici 2050, c'est un soulagement que E. coli ait été conçu pour fabriquer des plastiques biodégradables [2, 3]. E. coli a été conçu pour utiliser des glucides provenant de déchets agricoles pour produire des produits chimiques tels que les polyhydroxyalcanoates nécessaires à la synthèse plastique [3, 4]. Un avantage supplémentaire dérivant de ces produits chimiques grâce à E. coli est qu'ils remplacent la nécessité d'utiliser du pétrole réduisant ainsi davantage l'impact environnemental de la production de plastique.

Non seulement E. coli a été conçu pour minimiser notre guerre contre les plastiques, mais il a également été mis en service pour atténuer les changements climatiques induits par l'homme. L'excès de dioxyde de carbone atmosphérique est l'un des moteurs du changement climatique et bien que de nombreux pays s'efforcent de réduire leurs émissions de carbone, il est inévitable que nous ayons besoin d'un coup de main pour éliminer l'excès de dioxyde de carbone. Au lieu de se nourrir de glucides, une souche de E. coli a été conçue pour se nourrir de dioxyde de carbone et donc de l'éliminer de l'atmosphère [5]. Bien que cela soit utile, je reste sceptique car même si ces bactéries dont utilisées, elles mourront et se décomposeront sûrement en libérant du dioxyde de carbone dans l'atmosphère? J'espère que je me trompe et le petit E. coli peut nous aider à réduire le changement climatique mais pour le moment je me demande s'il y a une fin à l'utilité de ce petit microbe.

Maintenant, je suis plus instruit sur les utilisations de E. coli, je ne peux pas m'empêcher de penser qu'il a une mauvaise réputation pour un microbe généralement inoffensif. Je n'ai mis en évidence que 3 exemples du génie de E. coli. Bien sûr, certaines souches sont pathogènes, mais je pense toujours que ce microbe a plus de bons que de mauvais points. Surtout quand j'ai entendu qu'il a été utilisé pour créer un arôme et une odeur de raisin artificiel utilisés dans l'industrie des aliments et des boissons. Mon enfance n'aurait pas été complète sans le raisin Fanta et pourtant j'aurais associé ma boisson préférée à un microbe ‘diabolique’ si j'avais su. Pour moi, E. coli est vraiment un microbe vraiment utile.

Lectures complémentaires

[1] Baeshen NA, Baeshen MN, Sheikh A, Bora RS, Ahmed MMM, Ramadan HAI, Saini KS, Redwan EM (2014) Cell factories for insulin production. Microbial cell factories, 13: 1-9

[2] WWF (2018) The holiday plastic choking our oceans [Online]. Available from: https://www.wwf.org.uk/updates/holiday-plastic-choking-our-oceans

[3]Rampley C., Claassens N, Carreira L, Paramonov V (2016) Synthetic Biology: Engineering a bioplastic-producing E. coli cell factory – group 1 [Online]. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=_Z0w6BVQ764

[4]Biocompare (2018) Metabolically engineered E. coli makes plastic in one step [Online]. Available from: https://www.biocompare.com/Life-Science-News/346118-Metabolically-Engineered-E-Coli-Makes-Plastic-in-One-Step/

[5]Cockburn H (2019) CO2-eating bacteria made in the lab could help tackle climate change, scientists say [Online]. Available from: https://www.independent.co.uk/news/science/climate-crisis-carbon-dioxide-eating-bacteria-co2-geoengineering-e-coli-a9223201.html

On relira cet article sur le blog du 15 novembre 2011, Tout ce qui est vrai pour Escherichia coli est vrai pour l’éléphant. 

Les titres des nouvelles peignent souvent E. coli comme une bactérie vicieuse, capable de causer des maladies et la mort à ceux qui sont assez malheureux pour l'ingérer. Mais il ne s’agit que d'une infime minorité de E. coli et une très petite partie de l'histoire de cette remarquable bactérie ; sa relation à la santé humaine et aux aliments que nous consommons est beaucoup plus complexe. Tous les E. coli ne sont pas méchants, la plupart, en fait, ne le sont pas – et certains même sont bénéfiques. Le 1er septembre 2011, l'American Academy of Microbiology a réuni un panel d'experts microbiologistes, des spécialistes de la sécurité des aliments et des bactériologistes pour développer une image plus précise de cette bactérie souvent calomniée. Ce rapport, le produit de cette réunion, raconte la grande histoire de E. coli : son rôle dans la santé humaine, dans les aliments et même dans notre compréhension de notre propre biologie. Source Microbe World.

Un rapport de l’American Academy of Microbiology, « E. coli: good, bad & deadly. FAQ » ou E. coli: le bon, le méchant et le mortel. Questions fréquemment posées.

Le prix Nobel Jacques Monod a eu cet aphorisme célèbre « Tout ce qui est vrai pour le Colibacille est vrai pour l'éléphant » (« What is true for E. coli is true for the elephant »). Bien que cette phrase peut sembler une énigme, c’est sans doute la meilleure façon de résumer la contribution de E. coli à notre compréhension de la biologie.