Cultiver des microbes récalcitrants

De très nombreuses espèces de micro-organismes existent dans l'environnement, mais très peu ont pu être cultivées en laboratoire jusqu'ici. Une nouvelle méthode recréant l'environnement naturel pourrait enfin le permettre. Ce qui permettrait d'accéder à un univers encore totalement inconnu, aux ressources infinies.

Le monde microscopique recèle de nombreux trésors encore inexplorés. Imaginez

sur les 100 000 à 1 million d'espèces microbiennes (virus, bactéries, levures...) existant sur Terre, les scientifiques ne savent cultiver que 1 % d'entre elles. Pour les 99 restantes, tout ce que l'on sait provient de fragments d'ADN retrouvés dans le sol ou les océans. Plusieurs équipes de chercheurs prélèvent des échantillons de terre ou d'eau et en extraient des fragments d'ADN assez longs (de 50 à 80 gènes), appartenant à plusieurs micro-organismes. C'est la technique de la métagénomique.

L'étude de ces génomes a permis d'entrevoir la fantastique originalité du monde microbien. C'est ainsi que Jo Handelsman, de l'université de l'Ohio, a découvert un antibiotique potentiel, la zwittermicine A. Quant à Edward De Long et ses collègues de l'institut de recherche de l'aquarium de Monterey Bay, ils ont trouvé une protéine sensible à la lumière qui pourrait connaître des applications dans la construction d'ordinateurs optiques. Mais ce n'est qu'un début...

On comprend mieux pourquoi l'équipe de Tammi Kaeberlein, de la Northeastern University de Boston, a cherché à tout prix à cultiver ces micro-organismes réputés incultivables (1). Les microbes en général, sont cultivés dans des boîtes de Pétri contenant un milieu composé d'agar (gélose) et d'éléments nutritifs (source de carbone, sels minéraux...). Mais ici, ni boîtes de Pétri ni milieu artificiel. Les chercheurs de Boston ont essayé de recréer un environnement naturel pour leurs organismes marins. Ils ont inventé un système de « chambres de diffusion », qu'ils ont immergées dans un aquarium contenant sédiments marins et eau de mer. Ces chambres comportent deux membranes. Leur fonction : séparer les cellules tout en maintenant la circulation des substances qu'elles produisent. Cette nouvelle technique leur a permis d'isoler deux nouvelles bactéries dont les séquences génétiques sont proches de Lewinella persica et de Arcobacter nitrofigilis.

Pour Daniel Vaulot, de la station biologique de Roscoff, cette méthode constitue une avancée dans la mesure où elle permet d'« isoler des espèces réputées incultivables ». De plus, ces résultats montrent que « de nombreuses espèces microbiennes vivent probablement en consortium et ne peuvent être isolées indépendamment les unes des autres ». La technique de l'équipe de Boston permettrait donc d'obtenir des cultures pures tout en conservant un environnement familier dans lequel les cellules peuvent communiquer entre elles, à l'image de ce qui se passe pour les cellules d'un même organisme.

Ce micro-organisme a pu être cultivé grâce à la technique de la chambre de diffusion. L'organisme dont il se rapproche le plus est la bactérie Lewinella persica.