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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.»
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