Si vos dents sont déjà devenues floues après avoir sauté un brossage, vous avez rencontré un biofilm, une couche bactérienne visqueuse qui adhère aux surfaces. En milieu médical, les biofilms rendent les infections plus difficiles à traiter lorsqu’ils forment des boucliers protecteurs contre les bactéries sur des dispositifs tels que les cathéters et les implants.
Les scientifiques de l’UC Riverside ont découvert un produit chimique que les plantes produisent lorsqu’elles sont stressées et qui empêche la formation d’un biofilm. Cette percée offre des avancées potentielles dans le domaine des soins de santé ainsi que dans la prévention de la corrosion des équipements en milieu industriel.
« En termes simples, les biofilms sont des communautés de micro-organismes, comme des bactéries ou des champignons, qui se collent les uns aux autres et forment une couche protectrice sur les surfaces », a déclaré Katayoon Dehesh, professeur distingué de biochimie moléculaire à l’UCR et auteur correspondant d’une étude sur la découverte.
« Vous les avez probablement vus sous forme de couche visqueuse sur les roches des rivières ou de plaque sur vos dents. Bien qu’ils fassent naturellement partie de nombreux écosystèmes, les biofilms peuvent causer de gros problèmes. »
L’étude, publié dans la revue Communications naturellessouligne l’importance d’un métabolite particulier, qui est une molécule produite lors de réactions chimiques vitales à l’intérieur des plantes, ainsi que des bactéries et même de certains parasites, comme celui qui cause le paludisme.
Chez les plantes, ce métabolite, MEcPP, joue un rôle essentiel non seulement dans la production de composés essentiels mais également dans la signalisation du stress. Par exemple, lorsqu’une plante est endommagée d’une manière ou d’une autre et que trop d’oxygène pénètre dans ses cellules, elle accumule du MEcPP. Cette molécule déclenche alors des réponses protectrices au sein de la plante. Les chercheurs ont découvert que cette même molécule a un effet surprenant sur des bactéries comme E. coli : elle perturbe le développement du biofilm en interférant avec sa capacité à s’attacher aux surfaces.
En milieu médical, les biofilms se développent sur des dispositifs tels que des cathéters, des stents ou des implants, ce qui rend les infections plus difficiles à traiter car les microbes contenus dans les biofilms sont très résistants aux antibiotiques. Dans les contextes industriels, ils obstruent les canalisations, contaminent les équipements de transformation des aliments et provoquent de la corrosion.
« En empêchant les premiers stades du développement du biofilm, cette molécule offre un réel potentiel pour améliorer les résultats dans toutes les industries qui dépendent de surfaces propres », a déclaré Dehesh.
Les bactéries s’appuient sur des structures ressemblant à des cheveux, appelées fimbriae, pour s’ancrer aux surfaces, une étape essentielle dans l’initiation du biofilm. Les fimbriae aident les bactéries à s’accrocher aux implants médicaux, aux tuyaux ou même aux dents, où elles sécrètent une matrice protectrice qui les protège des antibiotiques et des agents de nettoyage. Sans fimbriae, la formation de biofilm ne peut pas commencer.
« Les biofilms sont comme des forteresses pour les bactéries », a déclaré Jingzhe Guo, scientifique du projet UCR et premier auteur de l’article. « En perturbant la phase initiale d’attachement, le MEcPP désarme essentiellement la capacité des bactéries à établir ces forteresses. »
Grâce à des examens génétiques de plus de 9 000 mutants bactériens, l’équipe de recherche a identifié un gène clé appelé fimequi agit comme un « interrupteur » pour la production de fimbriae. MEcPP améliore l’activité de ce gène et augmente l’expression de fime. Cela empêche les bactéries de produire des fimbriae et de former des biofilms.
« Notre découverte pourrait inspirer des stratégies de prévention des biofilms dans un large éventail d’industries », a déclaré Guo. « Des systèmes d’eau plus propres à de meilleurs produits de soins dentaires, les possibilités sont immenses. »
Les biofilms ne constituent pas seulement un problème médical, mais également un problème coûteux en milieu industriel. Ils contribuent au colmatage des canalisations, à la corrosion des machines et à la contamination des installations de transformation des aliments. Les méthodes traditionnelles de gestion des biofilms reposent souvent sur des produits chimiques agressifs ou des traitements coûteux, qui peuvent être nocifs pour l’environnement ou inefficaces au fil du temps, à mesure que les bactéries s’adaptent.
« Cette étude témoigne des liens inattendus entre la biologie végétale et la microbiologie », a déclaré Guo. « C’est passionnant de penser qu’une molécule que les plantes utilisent pour signaler le stress pourrait un jour aider les humains à combattre les menaces bactériennes. »
Plus d’informations :
Jingzhe Guo et al, Un métabolite conservé au cours de l’évolution inhibe la formation de biofilm chez Escherichia coli K-12, Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-54501-w