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Des bactéries utilisent des minéraux externes pour transférer les électrons hors de la cellule en l’absence d’oxygène (photo : représentation artistique)

Les divers microbes qui vivent dans notre intestin continuent de créer de nouvelles surprises. Ces dernières années, on a constaté que ce minuscule écosystème avait une influence considérable sur notre santé et que différentes espèces étaient impliquées dans toutes sortes de maladies dans tout le corps. Mais maintenant, des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont découvert que certaines espèces de bactéries intestinales pouvaient générer de l’électricité.

Des bactéries qui produisent de l’électricité

Les bactéries électriques sont connues depuis longtemps, mais c’est la première fois qu’elles sont retrouvées dans le corps humain. Normalement, ces bactéries résident dans les lacs, le sol, les cheminées hydrothermiques et en particulier dans les milieux acides. Nous les avons même mis au travail en nous aidant à faire fermenter du fromage, du yaourt et de l’alcool, à purifier l’eau et à fabriquer des piles.

Parmi les bactéries intestinales électrogènes, on trouve des espèces telles que Listeria monocytogenes, Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis, streptocoque et Lactobacilli. Cette équipe hétéroclite est principalement pathogène, responsable des maladies d’origine alimentaire, de la diarrhée, de la gangrène, des infections nosocomiales et même des fausses couches. Les lactobacilles, quant à eux, sont un probiotique, souvent présents dans le yaourt.

« Le fait que tant de bactéries interagissent avec les humains, que ce soit comme agents pathogènes ou probiotiques ou dans notre microbiote, ou impliqués dans la fermentation de produits humains, sont électrogènes – cela avait été oublié auparavant », explique Dan Portnoy, auteur de l’étude. « Cela pourrait nous en dire beaucoup sur la façon dont ces bactéries nous infectent ou nous aident à avoir un intestin sain. »

Un mécanisme complètement différent

On a également découvert que ces espèces utilisaient un mécanisme complètement différent de celui des bactéries électrogènes déjà connues. Les électrons produits dans les cellules par le biais du métabolisme doivent être éliminés, et pendant que ces créatures respirent de l’oxygène, les bactéries électrogènes ont développé un moyen de « respirer » les minéraux comme le fer ou le manganèse. Une série de réactions chimiques utilisent ces minéraux pour transporter les électrons hors des cellules, ce qui prend la forme d’un minuscule courant électrique.

Les bactéries intestinales électriques se sont avérées utiliser une « chaîne de transfert d’électrons » beaucoup plus simple que d’autres. Au lieu du fer ou de l’oxygène, ces bactéries semblent pouvoir utiliser des molécules de flavine – des dérivés de la vitamine B2 – lorsqu’elles sont nombreuses dans l’environnement qui les entoure, et cela a été observé jusqu’à présent que chez les bactéries à Gram positif – celles à paroi cellulaire unique – ce qui devraient faciliter le transfert d’électrons par rapport aux espèces à deux parois cellulaires.

« Il semble que la structure cellulaire de ces bactéries et la niche écologique riche en vitamines qu’ils occupent rendent le transfert des électrons de la cellule beaucoup plus facile et plus rentable », explique Sam Light, premier auteur de l’étude. « Ainsi, nous pensons que les bactéries respirant les minéraux classiquement étudiées utilisent le transfert d’électrons extracellulaires, car il est crucial pour leur survie, alors que ces bactéries nouvellement identifiées l’utilisent parce que c’est plus « facile. »

Mesurer le courant électrique

À l’aide d’une électrode, l’équipe a mesuré la force du courant électrique produit par ces bactéries et a constaté qu’elle contenait jusqu’à 500 microampères. Cela les met sur un pied d’égalité avec d’autres bactéries électrogènes déjà connues.

Cette découverte pourrait conduire à de nouvelles façons de manipuler les bactéries intestinales pour améliorer notre santé ou lutter contre des maladies – ou tout simplement fabriquer des fromages ou des yaourts plus savoureux. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le journal Nature.

Source : UC Berkeley