Les multiples visages de la bactérie Escherichia coli

bacteriaEn 1885 Le docteur Theodore Escherich ne pouvait pas s’imaginer que la bactérie qu’il avait isolé dans les selles d’un nourrisson allait une connaitre une telle célébrité. Malheureusement ces jours-ci, avec les intoxications alimentaires qui ont déjà fait 20 mortes en Europe, cette célébrité est surtout négative. Ce sont surtout des termes comme “bactérie tueuse” qui lui sont associés. Le fait est que ce sont seulement les mauvais éléments de cette très grande famille, de bactéries qui comptent des centaines de membres, qui font les manchettes. La grande majorité d’entre elles, sont non seulement inoffensives mais au contraire souvent bénéfique. Sans essayer de la réhabiliter je veux vous présenter ci-dessous les autres visages de l’Escherichia coli.

L’Escherichia coli, ou E. coli est une bactérie présente chez les mammifères y compris l’humain où elle est l’organisme dominant de la flore intestinale. La colonisation se fait dès les premiers moments après l’accouchement. La bactérie s’y multiple rapidement, ce qui empêche d’autres espèces pathogéniques de s’y installer. La bactérie E. coli joue un rôle dans la production de la Vitamine K qui aide à la coagulation du sang. C’est pourquoi il est souvent nécessaire de fournir de la vitamine K aux nourrissons après la naissance. Comme leur flore intestinale n’est pas complètement développée, elle ne produit pas de Vitamine K des quantités suffisantes pour prévenir des hémorragies. La bactérie E. coli, du fait de sa présence dans les selles, bien qu’inoffensives est utilisée, avec d’autres coliformes, comme marqueur pour indiquer la présence de bactérie pathogènes dans l’eau.

L’ E. coli, a été un des premiers organismes dont le code génétique a été élucidé. Ce qui nous a donné une meilleure compréhension du mode de fonctionnement de l’humain et de tous les organismes vivants. À ce sujet le prix Nobel Français Jacques Monod à eu cette belle phrase : “Ce qui est vrai pour l’E. coli est aussi vrai pour l’éléphant”. Mais c’est dans ses modifications que la bactérie a apporté le plus d’avantages à l’être humain. Armée des instructions nécessaires elle peut être transformée en micro-usine capable de produire rapidement et avec un minimum d’énergie une grande variété de composés utiles, et cela sans jamais se mettre en grève.

Le premier succès de la bactérie dans ce rôle a été la production de l’insuline humaine. Depuis la découverte, en 1912, du rôle de l’insuline dans le traitement du diabète par Banting et Best (deux Canadiens!), les patients étaient traités avec de l’insuline provenant d’animaux d’abattoirs. Bien que la protéine soit similaire à l’insuline humaine il y a quelques différences. En conséquence, chez certains individus, le système immunitaire la traite comme un corps étranger à rejeter. Une interaction qui peut causer des réactions inflammatoires au site de l’injection. Dans les années 1970 les scientifiques sont arrivés à identifier le gène qui codifie la production de l’insuline chez l’humain et à le transférer dans une bactérie du type E. coli (illustrée ci-contre). L’insuline produite par la bactérie, en tout pont semblable à l’insuline humaine a été mise sur le marché sous le nom d’Humuline (Eli Lily). Cela fut la première application de la technique de l’ADN recombinant et cela a donné le coup d’envoi aux multiples applications de la biotechnologie. Aujourd’hui cette dernière, entre autre grâce l’E. coli, produit des antibiotiques, des vaccins et une multitude d’autres thérapies.

C’est aussi grâce l’ADN recombinant, et à l’E. coli, que sont produits la plupart des fromages dans le monde. Le fromage dans son terme le plus général est le résultat de la coagulation de protéines de lait. Le lait de vache principalement, mais aussi de brebis de chèvres ou d’autres mammifères (ceux qui ont vu le film “Borat” sauront qu’il est aussi possible de produire du fromage avec du lait maternel). Cette coagulation se fait généralement par l’ajout de présure, une substance présente dans le suc gastrique de veaux ou d’agneaux (sa présence dans l’estomac favorise chez l’animal la digestion du lait de sa mère). Malheureusement les quantités de présure provenant de ces animaux n’arrivaient pas à suffire à la demande. Encore une fois c’est la bactérie E. coli qui a sauvé la situation. Le principe actif de la présure est une enzyme nommée chymosine. Comme pour l’insuline, les scientifiques sont arrivés à isolés le gène nécessaire à la production de l’enzyme. Ce gène a été ensuite incorporé dans une bactérie E. coli qui s’est transformée en usine de production de chymosine tout en point identique celle d’origine animale. Avec en plus l’avantage pour les végétariens (ovo-lacto) de ne pas avoir à utiliser un produit provenant de l’abatage d’animaux. La chymosine a l’honneur d’être le premier produit issu de la biotechnologie à avoir été approuvé pour l’alimentation humaine en 1990. Il est amusant de penser que les Français, pour qui le terme OGM est anathème, utilisent le procédé, sans état d’âme dans la production de leurs fromages.

La bactérie E. coli, sous différentes formes, jouent aussi un rôle important dans l’amélioration de notre environnement. Elle fait partie des bactéries qui dégradent les rejets humains dans les fosses septiques. Ces mêmes bactéries produisent du biogaz à partir de déchets organiques. Une innovation particulièrement intéressante dans ce domaine est la possibilité de produire directement des hydrocarbures à partir de la bactérie. Les chercheurs de la compagnie LS9 (LS9 Inc.) en Californie sont arrivés modifier des E. coli pour les rendre capables de convertir des sources naturelles de carbone, comme les sucres ou la cellulose, en biocarburants. Ces derniers peuvent utilisés dans les moteurs sans traitement supplémentaire. Imaginez d’avoir un digesteur à bactérie E. coli dans votre appartement. Vous lui donnez du sucre avant de vous coucher et le matin vous avez assez d’essence pour aller au travail. Non, je ne pense pas que c’est pour demain!

C’est justement la grande facilité avec laquelle la bactérie E. coli peut être modifiée, et sa grande vitesse de reproduction, qui sont la cause de ces espèces pathogènes qui lui donne mauvaise réputation. Dans le cas de l’intoxication alimentaire présente, qui a fait au moins 20 morts en Europe, il s’agit d’une nouvelle variante de la bactérie Escherichia coli entérohémorragique (ECEH). Celle-ci doit son nom aux symptômes de sang dans les selles qu’elle occasionne. La plupart des patients guérissent en une dizaine de jours mais certains sont sujets à une complication grave. Le syndrome hémolytique et urémique (SHU) qui affecte les reins, touche à peu près 10% des personnes infectée et est potentiellement mortel. Ce nouveau sérotype de la bactérie, baptisée O104, est de la même famille que celui (O157) qui a tué 7 personnes et rendu plus de 2,000 malades à Walkerton (ON) il y a quelques années. Et la théorie est que, comme à Walkerton, la bactérie proviendrait d’eau contaminé par du purin de bétail et qui aurait été en contact avec des légumes. Mais il semble que ce qui rend la bactérie O104 particulièrement virulente et qu’elle aurait emprunté des gènes d’une autre bactérie. Un phénomène, auquel E. coli sont adeptes, et qui non seulement la rend plus toxique mais également plus résistante aux antibiotiques. Ce qui explique que dans le cas de la variante O104 de l’ECEH ce n’est pas chez 5% mais près de 50% des patients que l’on observe le SHU. Au moment où j’écris ceci la source de la contamination semble être des germes de haricots provenant d’une ferme bio. Mais on en aura probablement jamais la confirmation.

Ariel Fenster

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