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E. coli O104:H4: Transfert de gènes et état de guerre... bactériologique

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Escherichia coli O104:H4
Escherichia coli O104:H4

Escherichia coli O104:H4 ©DR

**14 juin 2011 - ** Le bilan de l'épidémie d'Escherichia coli O104:H4 est à la fois lourd et limité: 35 morts à ce jour, une centaine de cas graves avec détérioration des fonctions rénales, 3 255 cas de malades confirmés ou suspectés, dans 16 pays (Allemagne, Danemark, Suède, Autriche, Canada, France, République tchèque, Grèce, Pays-Bas, Luxembourg, Norvège, Pologne, Espagne, Suisse, Grande-Bretagne et Etats-Unis). Pratiquement tous les cas sont liés à l'Allemagne où la source de l'épidémie à été confirmée: il s'agit d'une ferme biologique du nord de l'Allemagne, Gärtnerhof à Bienenbüttel, qui a été fermée. Au final, rien de commun avec, par exemple, les quelque 2000 morts provoqués chaque année par les épidémies de grippe saisonnière en France.

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Il semble que le caractère hyper-toxique de la Escherichia coli O104:H4 provienne d'un transfert de gènes, dit horizontal. Ce mécanisme fait partie des plus extraordinaires réalisations de la nature en matière d'évolution. Les bactéries ne se reproduisent pas de façon sexuée mais par division. Ainsi, le patrimoine génétique se transmet à l'identique d'une génération à l'autre. Sauf accident ou altération du génome sous l'action de l'environnement (virus, par exemple. Cette caractéristique limite fortement l'aptitude des bactéries à évoluer. Elles sont en effet privées du brassage aléatoire des gènes qui se produit dans la reproduction sexuée (mélange des gènes de la mère et du père). Une telle limitation peut mettre en danger l'espèce. Pour pallier cette carence, les bactéries ont mis au point la technique dite de transfert horizontal. C'est ainsi que deux d'entre élles peuvent échanger du matériel génétique. Elle réalisent cet exploit, baptisé conjugaison bactérienne, par le transfert, d'une bactérie à une autre,... d'un morceau de génome.

ADN et plasmides dans une bactérie
ADN et plasmides dans une bactérie
- Spaully

ADN et plasmides dans une bactérie. 1: 1 ADN chromosomique (bactérien). 2 Plasmides. Spaully ©CC

Bien entendu, la bactérie donneuse ne va pas jusqu'à se priver d'une partie de son ADN. Elle contient en fait des plasmides, c'est à dire une molécule d'ADN surnuméraire dont elle n'a pas un besoin vital. Dans un élan d'altruisme, elle va donc "décider" de faire profiter une congénère de ce matériel génétique dont elle n'a pas l'usage. Mais comment s'y prendre? C'est là que nos yeux s'écarquillent d'admiration dubitative: la bactérie donneuse va créer un "pilus", c'est à dire d'une sorte de filin creux qu'elle va faire croître jusqu'à arrimer la bactérie receveuse. On imagine l'accouplement des vaisseaux spatiaux... Le pilus va se fixer sur la membrane de la bactérie receveuse. Pour cela, certaines protéines sont prévues pour interagir avec celles du pilus. L'arrimage effectué, il doit se maintenir pendant 1 à 2 minutes pour que le transfert du plasmide puisse s'effectuer. Pendant ce laps de temps, la bactérie donneuse utilise le pilus comme un treuil pour rapprocher la bactérie receveuse d'elle jusqu'au contact. C'est alors que le pilus se transforme à nouveau. De treuil, il devient pore. Mais il conserve juste assez de longueur pour servir de perforateur de la membrane de la bactérie receveuse. Une fois la jonction établie, le plasmide est transféré d'une bactérie à l'autre. Il reste à toute une machinerie biologique à se mettre en branle pour que le plasmide passe effectivement d'une bactérie à l'autre. On note que la bactérie donneuse ne perd pas son plasmide lors de l'opération de conjugaison. Seul un filament passe effectivement d'une bactérie à l'autre. Mais il suffit pour que la bactérie receveuse reconstitue le plasmide à l'identique après réception.

Mécanisme de la conjugaison bactérienne
Mécanisme de la conjugaison bactérienne
- Adenosine

Mécanisme de la conjugaison bactérienne Adenosine©CC

Un tel processus engendre autant d'émerveillement que d'effroi. Un simple transfert de gène peut donc transformer une bactérie dite commensale, comme l'*Escherichia coli * qui tapisse nos intestins en un hybride comme O104:H4 capable de nous tuer. Il est notable que cette variante agressive résiste à tous les antibiotiques actuels. D'où vient-elle? Comment a-t-elle acquis cette toxicité? L'homme a-t-il favorisé cette mutation avec son utilisation massive d'antibiotiques à la fois sur l'homme et sur les animaux? Quelle sera la prochaine mutation? Pouvons-nous nous y préparer? La prévenir? Autant que questions que posent les relations entre l'homme et la bactérie. On craignait la fabrication d'armes bactériologiques par l'être humain. On avait oublié que la nature dispose également des ressources nécessaires pour nous déclarer la guerre.

M.A.