Les bactéries se battent et se régalent avec le même outil
De nombreux types de bactéries produisent un complexe protéique qui injecte des toxines dans les cellules voisines afin d'éliminer leurs concurrents. Pour la première fois, des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Eawag ont découvert que ces bactéries tueuses utilisent également cette arme pour se nourrir de leurs voisins.
Même de minuscules organismes peuvent être brutaux : non seulement ils éliminent leurs concurrents potentiels pour s'approprier des ressources, mais ils utilisent aussi leurs voisins comme source d'alimentation. C'est la conclusion à laquelle est parvenu un groupe international de chercheurs de l'ETH Zurich, de l'Institut fédéral suisse pour l'aménagement, l'épuration et la protection des eaux (Eawag) et d'autres institutions. Les chercheurs viennent de publier leurs résultats dans la revue Science.
Une lance empoisonnée
Les chercheurs ont pris conscience du comportement des bactéries en observant au microscope deux espèces distinctes de bactéries marines en forme de bâtonnets dans de minuscules chambres de croissance. "Nous avons remarqué que les cellules d'une espèce commençaient à se désintégrer lorsqu'elles entraient en contact avec des cellules de l'autre espèce", explique Astrid Stubbusch, premier auteur de l'étude et doctorante au sein du groupe Écologie des systèmes microbiens de l'ETH Zurich et de l'Eawag et du groupe Géobiologie de l'ETH Zurich.
Bien que les deux espèces appartiennent au même genre de bactéries Vibrio, l'une d'entre elles produit un système de sécrétion spécial connu sous le nom de système de sécrétion de type 6 (T6SS) - une arme très sophistiquée que les bactéries utilisent pour lutter contre d'autres bactéries pour les ressources.
Martin Ackermann, professeur d'écologie des systèmes microbiens à l'ETH Zurich et à l'Eawag, imagine le T6SS comme une lance à la pointe empoisonnée. Les bactéries prédatrices tirent sur la lance. Elle pénètre dans la cellule voisine mais ne provoque pas de blessures mortelles. "C'est le poison que la lance transporte dans la cellule voisine qui la tue", explique M. Ackermann. Les cellules tueuses elles-mêmes sont immunisées contre le poison. "Les cellules de la même espèce se tirent également dessus sans se tuer.
Les cellules affamées se nourrissent lentement
En laboratoire, l'équipe de recherche a étudié comment les différences de disponibilité des nutriments affectaient les comportements bactériens. Dans des conditions expérimentales riches en alginate - une source de carbone qui ne peut être consommée que par les cellules victimes, mais pas par les cellules tueuses - les chercheurs ont observé que les cellules victimes bien nourries changeaient de forme et laissaient lentement échapper leur contenu pour que les cellules tueuses le consomment. Lorsque les cellules tueuses et les cellules victimes étaient toutes deux bien nourries, les cellules victimes disparaissaient rapidement, leur contenu cellulaire se dissolvant rapidement dans l'environnement.
"Cette différence de temps de dissolution pourrait signifier que les cellules tueuses chargent leurs lances de toxines différentes", explique Glen D'Souza, coauteur de l'étude. Lorsque les cellules tueuses trouvent de la nourriture dans leur environnement, elles tuent les cellules victimes en éliminant rapidement la concurrence pour la nourriture.
Toutefois, si les cellules tueuses sont affamées, elles volent des nutriments à leurs voisines et "veillent à ce que les cellules victimes voisines se vident lentement afin qu'elles puissent absorber autant de nutriments que possible", explique Glen D'Souza.
Une stratégie globale de cellules de l'écosystème
Pour déterminer dans quelle mesure ce comportement bactérien nouvellement découvert est répandu et quelle est son importance écologique, l'équipe a passé au peigne fin d'immenses bases de données de séquences d'ADN que les scientifiques ont collectées dans une grande variété d'habitats.
Ces analyses ont montré que les espèces bactériennes du genre Vibrio qui possèdent les gènes T6SS sont souvent dépourvues de gènes permettant de métaboliser des glucides complexes tels que l'alginate. En d'autres termes, de nombreuses bactéries tueuses sont génétiquement optimisées pour vivre de molécules facilement utilisables, telles que la sève des cellules voisines. "Cela semble être un compromis évolutif", explique Cara Magnabosco, professeur de géobiologie à l'ETH Zurich. "Nous avons trouvé encore plus d'espèces capables d'exprimer ce comportement meurtrier dans l'arbre bactérien de la vie et dans tous les environnements que nous avons étudiés.
Les auteurs pensent que ce comportement bactérien meurtrier joue un rôle jusqu'ici négligé dans le cycle des nutriments à travers les écosystèmes en permettant le transfert direct de nutriments entre les cellules. Selon M. Magnabosco, "en lysant lentement leurs voisines, les cellules tueuses sont capables de conserver des nutriments importants qui seraient normalement perdus dans l'environnement ou à d'autres niveaux trophiques du réseau trophique microbien". La quantification de ces flux est une prochaine étape importante et nous sommes impatients d'étudier ce phénomène dans les écosystèmes".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Stubbusch AKM, Peaudecerf FJ, Lee KS, Paoli L, Schwartzman J, Stocker R, Basler M, Schubert OT, Ackermann M, Magnabosco C, and D’Souza G (2025). Antagonism as a foraging strategy in microbial communities. Science, 12. Juni 2025
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