Escherichia coli est surtout connu comme agent pathogène gastro-intestinal chez les animaux à sang chaud. Au cours des cent dernières années, sa présence sur les plages a été supposée indiquer une pollution fécale, entraînant la fermeture de plages. Une nouvelle étude examine la base génétique des découvertes récentes selon lesquelles de nombreuses souches de E. coli se développent sans danger dans le sol, l'eau et le sable des plages. L’étude, Genetic Determinants of Escherichia coli Survival in Beach Sand, est publiée dans Applied and Environmental Microbiology, une revue de l'American Society for Microbiology.
Dans l'étude, des chercheurs ont isolé E. coli des eaux usées humaines, des excréments de goélands et du sable de la plage. Ils ont ensuite enterré les bactéries de chacune des 3 sources ensemble dans du sable, à l'intérieur de petits récipients en polyvinyle avec de minuscules trous qui pouvaient laisser passer l'humidité et l'oxygène, mais qui gardaient les bactéries à l'intérieur. Ceux-ci ont été enterrés pendant 45 jours, à un demi-mètre de profondeur dans le sable sur une plage d'eau douce du lac Michigan.
Il existe le core genes (ensemble des gènes communs à toutes les souches d’une même espèce) qui sont pour la plupart identiques dans différentes souches de E. coli. Les «gènes accessoires» (ensemble des gènes présents uniquement dans la souche étudiée ainsi que ceux présents dans deux ou plusieurs souches) diffèrent souvent d'une souche à l'autre. C'est en partie parce qu'ils peuvent être acquis par «transfert horizontal», principalement à partir d'autres souches de E. coli, mais peut-être à partir d'autres bactéries étroitement apparentées. Le transfert horizontal de gènes accessoires est un moyen rapide d'acquérir de nouvelles capacités, telles que la capacité de prospérer dans des habitats extra-intestinaux tels que le sable des plages.
Au bout des 45 jours, les chercheurs ont déterré les conteneurs. Ils ont comparé les gènes accessoires de E. coli qui ont survécu à l'enterrement de 45 jours dans le sable de la plage avec ceux de E. coli qui n'avaient pas subi l'épreuve, trouvant plusieurs gènes accessoires liés à la survie dans le sable de la plage.
L'impulsion de la recherche était le manque de moyens de différencier E. coli indiquant la présence d’une pollution fécale des congénères inoffensifs qui se produisent naturellement dans le sable de la plage, ce dernier conduisant à «des fermetures inutiles de plages, avec des opportunités récréatives et économiques perdues», a déclaré le co-auteur. Elizabeth Alm, Département de biologie et Institut de recherche sur les Grands Lacs, Central Michigan University.
«Ce travail a des implications dans le monde réel pour le domaine de la microbiologie appliquée et de la santé publique», a déclaré la première auteure Sandra McLellan, professeur à la School of Freshwater Sciences de l'Université du Wisconsin-Milwaukee. Des travaux antérieurs examinant l'évolution de E. coli se sont concentrés sur les agents pathogènes, avec beaucoup moins d'attention accordée aux souches commensales, et pratiquement aucune recherche sur les souches qui se développent en dehors de l'hôte dans un environnement secondaire.
«La découverte la plus frappante de l'étude est peut-être que bon nombre des traits génomiques enrichis dans les collections d'isolats survivants sont largement répartis entre les souches de E. coli», a dit McLellan. «La seule exception à cette large distribution est le phylogroupe B2 de E. coli, qui contient principalement des agents pathogènes humains."
Des recherches antérieures ont démontré que B2 a été sélectionné chez des hôtes humains. Dans la présente étude, les chercheurs montrent que les traits liés à la survie dans l'environnement semblent être ancestraux chez E. coli, mais largement perdus dans les lignées B2.
L’étude, dit McLellan, «pourrait finalement conduire au développement d'indicateurs plus directement liés à la santé humaine».
