Les bactéries du sol veillent sur ton hamburger

Open PDF in new window.

Stephanie D. Jurburg 1,*

1Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv), Leipzig, AllemagneEn 1993, une vague d’infections transmises par la bactérie Escherichia coli a touché plus de 700 personnes aux États-Unis. Le coupable ? La souche O157:H7, un type spécifique d’E. coli qui vit dans les intestins des bovins et se propage dans l’eau et le compost par l’intermédiaire du fumier. La souche O157:H7 est capable de survivre pendant des mois dans l’eau et le compost avant d’atteindre les humains et de les contaminer par la viande ou les légumes. En revanche, E. coli survit bien moins longtemps dans le sol, car ce dernier contient déjà toute une armée de bactéries diverses et variées qui lui font concurrence. La souche O157:H7 est un envahisseur pour les bactéries du sol ; or la survie de cette bactérie dépend des « restes » que lui laissent les organismes présents à l’état naturel dans le sol. Plus la population bactérienne du sol est variée, moins il reste de ressources disponibles pour cet envahisseur. Voici la raison pour laquelle E. coli O157:H7 contamine difficilement le sol, un milieu qui abrite une diversité d’organismes comme nulle part ailleurs sur terre. Ceci explique également pourquoi les bactéries du sol sont indispensables pour notre santé.

ATTENTION, *ESCHERICHIA COLI *LANCE L’ASSAUT !

En 1993, une vague d’infections transmises par la bactérie Escherichia coli a touché plus de 700 personnes aux États-Unis. Le coupable : des steaks hachés qui n’avaient pas été suffisamment cuits. Treize ans plus tard, une nouvelle épidémie d’infections causées par E. coli entraîne, dans tout le pays, le retrait massif de paquets d’épinards emballés sous vide. Cette fois-ci, c’est un élevage bovin installé à côté de champs d’épinards qui est incriminé. Depuis, d’autres vagues de contamination par E. coli ont eu lieu, la bactérie s’étant introduite dans du fromage, des oignons, du soja et, plus récemment, de la laitue romaine. Ces épidémies ont toutes été provoquées par la même bactérie : la souche O157:H7 d’E. coli. Que sait-on de cette bactérie et pourquoi provoque-t-elle encore des épidémies ? Continue la lecture si tu veux en savoir plus !

HISTOIRE ET CARACTÉRISTIQUES D’E. COLI

Ce que nous savons aujourd’hui des bactéries date principalement de ces dix dernières années, à l’exception de E. coli. Theodor Escherich, un pédiatre, a découvert cette bactérie dans le côlon de personnes non malades en 1885. La bactérie a d’ailleurs été nommée d’après son nom de famille. Le mot coli provient, quant à lui, du lieu de vie de la bactérie, c’est-à-dire le côlon. Les microbiologistes étudient depuis longtemps cette bactérie, notamment parce qu’elle est facile à cultiver dans des conditions de laboratoire. Cela leur permet de comprendre comment les bactéries se développent et d’examiner la façon dont elles réagissent en fonction du milieu dans lequel elles se trouvent.

La plupart des caractéristiques qui rendent la bactérie E. coli si attractive comme objet d’étude en font également sa particularité. Tout d’abord, E. coli est facile à cultiver si elle est nourrie avec les bons aliments. Or, cette bactérie n’est pas très difficile en matière de nourriture. E. coli se reproduit extrêmement rapidement si on lui donne suffisamment à manger : elle passe d’une cellule à un million de cellules en 7 heures ! Ensuite, les bactéries ont la capacité de modifier leurs gènes et E. coli est particulièrement douée en la matière (figure 1). Les gènes servent en quelque sorte de mode d’emploi aux cellules. Contrairement aux organismes plus grands comme les animaux, les bactéries sont capables de s’échanger des gènes entre elles, d’intégrer les gènes d’un virus ou de récupérer des gènes présents dans le milieu dans lequel elles évoluent. Ces changements (appelés « mutations génétiques ») entraînent des modifications de comportement et de compétences que la bactérie transmettra à ses descendants, ces derniers héritant de ses gènes. La bactérie aura alors créé une nouvelle souche spécifique, tout en partageant de nombreux points communs avec sa famille de départ, tout comme toi et les membres de ta famille, par exemple. Pour reconnaître ces souches, on leur attribue généralement un code formé de chiffres et de lettres, comme c’est le cas pour la souche O157:H7 d’E. coli. Il s’agit en quelque sorte de leur nom de famille.

O157:H7, UNE SOUCHE PUISSANTE

Des milliers de cellules d’E. coli provenant de souches différentes vivent dans nos intestins et nous protègent des autres agents pathogènes, c’est-à-dire des microbes, la bactérie Salmonella, par exemple. Cependant, ce n’est pas le cas de la souche O157:H7. Cette souche d’E. coli, découverte en 1983, infecte désormais près de 73 000 personnes chaque année, rien qu’aux États-Unis [1]. L’ensemble de gènes qu’elle a acquis rend cette souche unique : son matériel génétique lui permet de produire la toxine Shiga, une substance qui agit comme un poison pour les personnes infectées par la souche O157:H7. La production de poison ne représente pas en elle-même un danger pour notre santé ; le problème est plutôt lié au fait que la souche se comporte comme un agent****pathogène en faisant tout son possible pour se répandre. Les souches d’E. coli ne se comportent pas toutes de cette façon. Cette tendance à se propager est également liée aux gènes que la bactérie a prélevés dans l’environnement (figure 1).

Depuis 1993, ces épidémies d’intoxications causées par la souche O157:H7 se sont presque reproduites chaque année. Pourquoi y a-t-il encore des vagues d’intoxication ? Pour faire court, contaminer notre alimentation est un jeu d’enfant pour E. coli. Si la viande de bœuf utilisée dans ton hamburger vient d’une vache infectée par la bactérie, il est probable qu’elle soit contaminée. Ce n’est toutefois pas un problème, à moins que tu ne manges ton steak cru. La cuisson de la viande permet de tuer E. coli grâce à la chaleur, tu peux donc manger ton steak sans te préoccuper. En revanche, de nombreux légumes, la salade par exemple, sont consommés crus, il est donc possible que la bactérie soit vivante lorsque tu en manges.

Normalement, E. coli reste pendant des semaines, voire des mois, dans les intestins des bovins, sans causer la moindre maladie (figure 2). Les excréments des animaux contiennent de nombreuses cellules d’E. coli : un gramme d’excréments provenant d’une vache infectée peut contenir à lui seul plus de 50 millions de cellules d’E. coli. Or, il est extrêmement difficile de s’en débarrasser une fois qu’elles ont quitté le tube digestif des animaux et se sont glissées dans le fumier. Les bouses de vache peuvent garder la bactérie pendant plus de 21 mois, celle-ci a donc tout le loisir de s’infiltrer dans le sol. Une bactérie qui atteint l’eau pourra y survivre plus de 8 mois, période pendant laquelle il est possible qu’elle s’infiltre dans le sol, si l’eau dans laquelle elle baigne est utilisée pour irriguer les cultures. Une fois dans le sol, E. coli pourra ensuite contaminer fruits et légumes, si elle entre en contact avec les plants cultivés.

UNE SOLUTION POUR L’ÉRADIQUER: LES BACTÉRIES DU SOL

Malgré sa longue durée de vie et sa facilité à se propager, E. coli est plutôt rare. Comment cela s’explique-t-il ? Les bactéries du sol. Pour contaminer nos légumes, E. coli doit réussir à survivre dans le sol ; or cela peut s’avérer particulièrement ardu. E. coli n’est pas capable de survivre plus de 3 mois dans le sol. Les scientifiques pensent que la diversité des bactéries du sol, ou que la grande variété d’espèces qui y vivent à l’état naturel, font toute la différence [2]. Il n’existe pas de milieu plus varié que le sol. Une seule poignée de terre peut contenir 10 000 « espèces » bactériennes différentes [3] et, très souvent, la plupart de celles-ci sont des souches non infectieuses d’E. coli (c’est-à-dire qu’elles ne provoquent pas de maladie). Différentes expériences ont permis à des scientifiques de démontrer que plus les populations bactériennes du sol sont variées, plus les « mauvaises » bactéries ont du mal à le coloniser. Il semblerait que cela soit lié à la disponibilité des ressources nécessaires à la survie des bactéries envahissantes [4]. Tout comme les animaux ont leurs préférences alimentaires, les bactéries appartenant à des souches différentes ne sont pas attirées par les mêmes ressources. Le sol est un milieu qui abrite à l’état naturel une communauté bactérienne extrêmement diverse, celle-ci consomme par conséquent toute une variété de ressources, laissant peu de restes derrière elle. D’où l’incapacité d’E. coli à se nourrir et à survivre lorsqu’elle pénètre un milieu de cette nature. À l’inverse, les groupes de bactéries moins diversifiés ne consomment pas toutes les ressources disponibles et permettent à E. coli de se développer et de se propager en se nourrissant des « restes ».

EN QUOI LES ANTIBIOTIQUES SONT-ILS DES COMPLICES D’E. COLI ?

On a donc vu que la diversité des bactéries du sol était un élément crucial, car celle-ci prive de ressources les bactéries responsables de maladies. Malheureusement, les antibiotiques menacent sans cesse la survie des bactéries du sol. Nous ne l’avions pas imaginé au départ, mais les antibiotiques utilisés par les humains pour combattre les maladies, pour eux-mêmes ou pour les animaux, peuvent se retrouver dans le sol. Comme on l’a vu, la souche pathogène d’E. coli peut contaminer le sol par l’intermédiaire des excréments de bovins. Or, pour empêcher les épidémies, les vaches reçoivent fréquemment des antibiotiques. Étant donné que leur organisme ne les absorbe pas totalement, ces antibiotiques se propagent dans l’environnement au travers de leur urine et de leurs excréments. Et ce n’est pas tout. Les eaux usées contiennent de grandes quantités d’antibiotiques transmises de la même manière par les humains ou par l’eau qui provient des fermes piscicoles (fermes d’élevage de poissons) et dans laquelle on retrouve une forte concentration d’antibiotiques. Cette eau se mêle ensuite aux fleuves qui vont à leur tour servir à irriguer les terres agricoles. Une fois dans le sol, les antibiotiques tuent la plupart des bonnes bactéries du sol et libèrent ainsi les ressources dont les bactéries pathogènes ont besoin pour se développer, se reproduire et potentiellement propager une maladie. Dans le monde entier, de plus en plus de pays adoptent des lois destinées à limiter l’usage des antibiotiques sur les animaux tels que les bovins. L’objectif de ces lois est d’éviter que les antibiotiques ne se diffusent dans l’environnement et d’améliorer, par conséquent, la santé des personnes et de la faune.

BACTÉRIES : UNE PART DU MYSTÈRE PERSISTE

Bien que nous sachions que les bactéries peuvent entraîner des maladies depuis les années 1800, il nous reste encore bien des choses à apprendre sur la façon dont celles-ci peuvent contribuer à prévenir les maladies. En fait, nous avons seulement commencé à nous rendre compte de l’importance de la diversité bactérienne au cours de ces 20 dernières années. Jusqu’alors nous pensions qu’un milieu propre était un milieu stérile, c’est-à-dire sans bactéries. Or, plus nous en apprenons sur le monde bactérien, plus cette notion de « propreté » évolue : il ne s’agit plus aujourd’hui de se débarrasser de toutes les bactéries, mais de faire en sorte que notre environnement soit peuplé par les « bonnes » bactéries, c’est-à-dire par celles qui empêchent les bactéries pathogènes de nous envahir. Nous savons désormais que les bactéries sont partout et qu’il nous est impossible de vivre sans elles. Au travers de nos études, nous ne cherchons plus aujourd’hui à nous débarrasser de ces bactéries, mais tentons au contraire de comprendre comment sélectionner les « bonnes » bactéries, c’est-à-dire celles qui sont bénéfiques pour notre santé comme pour l’environnement. Il reste encore de nombreux points à éclaircir. Par exemple, nous ne savons pas encore précisément qui sont ces « bonnes » bactéries ni ce qui les rend si spéciales…

GLOSSAIRE

Souche

Ensemble d’organismes au sein d’une même espèce bactérienne provenant d’un même ancêtre et ayant des gènes légèrement différents des autres souches de la même espèce.

Côlon

Portion du gros intestin

Gène

Segment d’ADN contenant les informations nécessaires à la production d’une protéine.

Agent pathogène

Organisme capable de provoquer une maladie.

Diversité bactérienne

Nombre d’espèces différentes au sein d’une communauté microbienne.

RÉFÉRENCES

[1] Lim, J. Y., Yoon, J. W., and Hovde, C. J. 2013. A brief overview of Escherichia coli O157:H7 and its plasmid O157. J. *Microbiol. *Biotechnol. 20:5–14. doi: 10.4014/jmb.0908.08007

[2] Thakur, M. P., Putten, W. H., Cobben, M. M. P., Kleunen, M., and Geisen, S. 2019. Microbial invasions in terrestrial ecosystems. Nat. Rev. Microbiol. 17:621–31. doi: 10.1038/s41579-019-0236-z

[3] Le Roux, X., Recous, S., and Attard, E. 2011. “Soil microbial diversity in grasslands,” in Grassland Productivity and Ecosystem Services, eds G. Lemaire, J. Hodgson, and A. Chabbi (CAB International). p. 158–65.

[4] Eisenhauer, N., Schulz, W., Scheu, S., and Jousset, A. 2013. Niche dimensionality links biodiversity and invasibility of microbial communities.

**RÉVISION **: Malte Jochum, Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv), Allemagne

CITATION : Jurburg SD (2020) Bacteria in Soil Keep Your Hamburger “Healthy”. Front. Young Minds 8:545905. doi : 10,3389/frym.2020.545905

CONFLIT D’INTÉRÊTS : L’autrice déclare que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme représentant un conflit d’intérêts potentiel.

COPYRIGHT © 2020 Jurburg. Cet article est en libre accès et diffusé conformément aux conditions prévues par la licence d’attribution Creative Commons (CC BY). L’utilisation, la diffusion ou la reproduction dans d’autres tribunes est permise sous réserve d’une mention des auteurs originaux et des détenteurs du copyright ainsi que d’une citation de la publication originale dans cette revue, conformément aux pratiques académiques communément admises. Toute utilisation, distribution ou reproduction ne respectant pas ces conditions est prohibée.

JEUNES RELECTEUR·RICES

MADDIE, ÂGE : 14

Je m’appelle Maddie. J’ai 15 ans et je vis près de San Francisco.

MATÍAS, ÂGE : 15

J’ai 14 ans et je suis fan de science, de programmation informatique, des Vikings, de la mythologie, de Jiu-Jitsu, de rock, de chansons et j’aime jouer de la batterie.

TACY, ÂGE : 13

Bonjour, je m’appelle Tacy. J’ai 13 ans et je vis près de San Francisco. J’aime le dessin, les jeux vidéo et jouer de la guitare.

AUTEUR·RICES

STEPHANIE D. JURBURG

Stephanie Jurburg est fascinée par les toutes petites choses. Pendant près de 10 ans, elle s’est intéressée à la manière dont les bactéries qui vivent à l’intérieur et à l’extérieur de nous façonnent notre monde, nous transmettant des maladies ou nous en préservant, tout en maintenant nos sols fertiles. Elle s’est plus particulièrement penchée sur la façon dont les communautés bactériennes évoluent dans le temps et sur leur capacité à se renouveler lorsqu’elles sont perturbées. Elle travaille actuellement comme chercheuse au Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv) et ses travaux portent sur les similitudes entre les communautés bactériennes vivant dans des milieux différents. s.d.jurburg@gmail.com

TRADUCTRICE

ANNE BOUDROT

La traduction étant avant tout un métier de curieuses (et de curieux !), Anne Boudrot n’échappe pas à la règle. Spécialisée dans la traduction médicale, elle s’intéresse également à tout un tas de domaines et a une appétence particulière pour les textes de vulgarisation pour enfants. https://www.linkedin.com/in/anne-boudrot-420727b2/

FINANCEMENT (TRADUCTION)

L’équipe du projet « Translating Soil Biodiversity » reconnaît avoir reçu le soutien du Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv) Halle-Iéna-Leipzig financé par la Fondation allemande pour la recherche (DFG FZT 118, 202548816).

CITATION (TRADUCTION)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

Recommended citation format: Jurburg SD (2025) Bacteria in Soil Keep Your Hamburger “Healthy”. (French translation: Anne Boudrot). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in [2020], doi: 10.3389/frym.2020.545905

Figures

Figure 1 : Contrairement à la plupart des autres organismes, les bactéries sont capables de modifier leurs gènes. Figure 1 : Contrairement à la plupart des autres organismes, les bactéries sont capables de modifier leurs gènes. (A) La souche O157:H7 d’Escherichia coli a récupéré des gènes délaissés par un virus qui l’a infectée. (B) O157:H7 a également intégré des gènes provenant du milieu dans lequel elle se trouvait. Les bactéries peuvent également prélever des gènes chez d’autres bactéries.

Figure 2 : Un hamburger très facile d’accès. Des steaks hachés crus contiennent de la viande de bœuf provenant de vaches infectées par la bactérie ; par l’intermédiaire du fumier, Escherichia coli passe des intestins de la vache au sol, les bac Figure 2 : Un hamburger très facile d’accès. Des steaks hachés crus contiennent de la viande de bœuf provenant de vaches infectées par la bactérie ; par l’intermédiaire du fumier, Escherichia coli passe des intestins de la vache au sol, les bactéries présentes à l’état naturel se retrouvent alors en concurrence avec Escherichia coli. Si E. coli parvient à résister et à se propager dans le sol, il est possible qu’elle contamine les champs dans lesquels sont par exemple cultivés des salades, des épinards ou des oignons.