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| Des chercheurs ont découvert que la structure d'une éponge imite celle du sol pour produire un environnement plus propice à la diversité microbienne que la plupart des équipements de laboratoire. |
La structure environnementale affecte les interactions entre les espèces microbiennes, faisant de l'éponge de cuisine commune un meilleur incubateur pour la diversité bactérienne qu'une boîte de Petri de laboratoire.
Des chercheurs de l'Université Duke ont découvert un fait basique mais surprenant: votre éponge de cuisine est un meilleur incubateur pour diverses communautés bactériennes qu'une boîte de Petri de laboratoire. Mais ce ne sont pas seulement les restes piégés qui rendent la corne d'abondance de microbes si heureuse et productive, c'est la structure de l'éponge elle-même.
Dans une série d'expériences, des scientifiques montrent comment diverses espèces microbiennes peuvent affecter la dynamique des populations les unes des autres en fonction de facteurs de leur environnement structurel tels que la complexité et la taille. Certaines bactéries se développent dans une communauté diversifiée tandis que d'autres préfèrent une existence solitaire. Et un environnement physique qui permet aux deux espèces de vivre leur meilleure vie conduit aux niveaux de biodiversité les plus élevés.
Le sol fournit ce type d'environnement de logement mixte optimal, tout comme votre éponge de cuisine.
Les ingénieurs biomédicaux de Duke affirment que leurs résultats suggèrent que les environnements structurels devraient être pris en compte par les industries qui utilisent des bactéries pour accomplir des tâches telles que le nettoyage de la pollution ou la production de produits commerciaux.
Les résultats ont été publiés en ligne le 9 février dans la revue Nature Chemical Biology.
«Les bactéries sont comme les personnes qui vivent la pandémie, certaines ont du mal à s'isoler tandis que d'autres prospèrent», a dit Lingchong You, professeur de génie biomédical à Duke. «Nous avons démontré que dans une communauté complexe qui a des interactions positives et négatives entre les espèces, il existe une quantité intermédiaire d'intégration qui maximisera sa coexistence globale.»
Les communautés microbiennes se mélangent à des degrés divers dans la nature. Le sol offre de nombreux coins et recoins permettant à différentes populations de se développer sans trop d'interaction de la part de leurs voisins. La même chose peut être dite pour les gouttelettes d'eau individuelles sur le dessus des feuilles.
Mais lorsque les humains mélangent de nombreuses espèces bactériennes dans un bouillon (goop) sans structure pour produire des produits comme l'alcool, des biocarburants et des médicaments, c'est généralement dans une assiette ou même dans une grande cuve. Dans leurs expériences, You et son laboratoire montrent pourquoi ces efforts industriels peuvent être judicieux pour commencer à adopter une approche structurelle de leurs efforts de fabrication.
Les chercheurs ont utilisé un code barres pour environ 80 souches différentes de E. coli afin de pouvoir suivre la croissance de leur population. Ensuite, ils ont mélangé les bactéries dans diverses combinaisons sur des boîtes de culture de laboratoire avec une grande variété d'espaces de vie potentiels allant de six grands puits à 1 536 petits puits. Les grands puits se rapprochaient des environnements dans lesquels les espèces microbiennes peuvent se mélanger librement, tandis que les petits puits imitaient des espaces où les espèces pouvaient rester entre elles.
Quelle que soit la taille de l'habitat, les résultats étaient les mêmes. Les petits puits qui ont commencé avec une poignée d'espèces ont fini par évoluer vers une communauté avec seulement une ou deux souches survivantes. De même, les grands puits qui ont commencé avec une large gamme de biodiversité ont également mis fin à l'expérience avec seulement une ou deux espèces restantes.
«Les petites portions nuisent vraiment aux espèces qui dépendent des interactions avec d'autres espèces pour survivre, tandis que les grandes portions éliminent les membres qui souffrent de ces interactions (les solitaires)», a dit You. «Mais le portionnement intermédiaire a permis une diversité maximale de survivants de la communauté microbienne.»
Les résultats, dit You, créent un cadre pour les chercheurs travaillant avec diverses communautés bactériennes pour commencer à tester quels environnements structurels pourraient fonctionner le mieux pour leurs activités. Ils expliquent également pourquoi une éponge de cuisine est un habitat si utile pour les microbes. Il imite les différents degrés de séparation trouvés dans un sol sain, offrant différentes couches de séparation combinées à différentes tailles d'espaces communs.
Pour prouver ce point, les chercheurs ont également mené leur expérience avec une bande d'éponge domestique ordinaire. Les résultats ont montré qu'il s'agit d'un incubateur de diversité microbienne encore meilleur que n'importe lequel des équipements de laboratoire testés.
«Il s'avère qu'une éponge est un moyen très simple de mettre en œuvre un portionnement à plusieurs niveaux pour améliorer l'ensemble de la communauté microbienne», a déclaré You. «C'est peut-être pour ça que c'est une chose vraiment sale, la structure d'une éponge fait juste une maison parfaite pour les microbes.»
