Jeudi 1 mai 2008

Théodore Escherich et Escherichia coli

Je suis vraiment un microbiologiste indigne. Je ne vaux pas mieux qu'un eucaryotiste, car l'année 2007 s'est déjà écoulée sans que je vous entretienne de Théodore Escherich.

Théodore Escherich est né en 1857, quelque part en Bavière. J'ai donc raté le 150ème anniversaire de sa naissance, célébré en 2007 par un congrès à Würzburg, ville où il poursuivit une partie de ses études. J'aurai probablement une deuxième chance pour le centenaire de sa mort, en 2011. Comment Escherich a-t-il mérité un congrès, qui plus est de microbiologie? Fils d'un statisticien médical, il étudie la médecine et se spécialise en pédiatrie. Docteur en 1881, il commence à exercer à Munich, et cherche dans la microbiologie la racine de certaines maladies pédiatriques. En 1885, c'est en étudiant la flore digestive des enfants et des nouveaux-nés qu'il isole et caractérise une bactérie qu'il appelle bacterium coli commune, mais qui portera plus tard son nom, Escherichia coli. L'origine du nom Escherichia étant allemande et non latine ou grecque, il convient donc de le prononcer avec des "ch" plutôt qu'avec des "k", et non, je ne sais pas ce que ça donne en ch'ti. Notez que le nom d'Escherich a été donné à l'espèce E. coli en 1919, soit après sa mort, selon les règles de l'étiquette et de l'étiquetage des espèces, c'est pas comme certains...

Escherichia coli, aussi appelée Bacillus coli lors du XXème siècle, ou encore colibacille dans le langage courant, est tout simplement la star absolue des bactéries, l'organisme modèle le mieux connu et le plus intensivement étudié par les bactériologistes (ou par les scientifiques des autres disciplines, lorsqu'ils veulent s'encanailler à la paillasse). Bacille à Gram négatif de la famille des Enterobacteriaceae, elle n'est normalement pas pathogène, se multiplie rapidement, peut être cultivée sur divers milieux de culture, y compris les plus simples. La souche de laboratoire vintage, K12, possède un plasmide et un bactériophage lysogène, soit un représentant de chaque type d'élément génétique accessoire. E. coli avait donc tout pour devenir une bactérie modèle en microbiologie, et effectivement, elle a conquis ses lettres de noblesse au milieu du XXème siècle, rapportant le prix Nobel à  Lederberg (1958), Hershey et Luria (1969), Jacob et Monod (1965). Ce dernier, qui élucida chez sa bactérie préférée la régulation de l'expression des gènes, eut cet aphorisme célèbre: "ce qui est vrai pour Escherichia coli est vrai pour l'éléphant", bien sûr excessif, mais qui illustre la valeur de cette brave bactérie en tant qu'organisme modèle, qui nous a dévoilé bien des mystères. 

Mais Escherichia coli n'est pas qu'une bête de laboratoire, elle est aussi versatile, ainsi que les microbiologistes se plaisent à la qualifier. En effet, au sein de l'espèce E. coli, certaines souches sont inoffensives, et d'autres pathogènes. Si vous avez lu ce billet sur la notion d'espèce bactérienne, vous savez déjà que l'agent de la dysentrie, Shigella, appartient à l'espèce E. coli. On y trouve aussi des souches qui provoquent des infections urinaires, des infections digestives, et parmi ces dernières, probablement la pire de toutes, E. coli O157:H7, qui peut en plus provoquer des complications rénales graves (le syndrome hémolytique-urémique, ou SHU), notamment chez les enfants... ce qui nous rappelle à propos que Théodore Escherich était pédiatre.

Si vous restez sur votre faim en ce qui concerne Escherichia coli "dans la vraie vie", je vous concocterai un petit billet sur son écologie et sa physiologie.
par Benjamin publié dans : Microbiologie
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Mercredi 23 avril 2008

Une bactérie pour assimiler moins de cholesterol

Le monde se divise en deux: entre ceux qui ont un pistolet chargé et ceux qui creusent, certes. Il se divise aussi entre les personnes qui convertissent la majorité du cholestérol de leur alimentation en coprostanol (qui, comme son nom le suggère, n'est pas assimilé par l'organisme), et les autres. La raison? Les bactéries, bien sûr! Si vous avez lu sur ce même blog les billets traitant de la flore digestive que nous hébergeons et de ses relations avec notre métabolisme (sur l'obésité et le chocolat), vous ne serez pas surpris par cet article, qui rapporte l'isolation d'une bactérie capable de réduire le cholestérol en coprostanol.

Des chercheurs de l'INRA ont ainsi prélevé des bactéries provenant d'un humain bon producteur de coprostanol, et ont sélectionné les bactéries qui les intéressaient sur un milieu contenant du cholestérol (à base de cerveau, qui en est très riche). Ils parvinrent ainsi à isoler une souche bactérienne capable de réduire le cholestérol, souche appartenant au genre Bacteroides, le plus représenté dans la flore digestive, et baptisée du joli nom de D8.

Selon le communiqué de presse de l'INRA relatif à ces travaux, "une telle bactérie pourrait être à terme utilisée pour diminuer le taux de cholestérol trop élevé chez les personnes à risque". Logique! La bactérie mange du cholestérol, on retrouve donc moins de cholestérol dans nos artères! Oui, mais pas aussi directement. En effet, le foie ajustant sa propre synthèse de cholestérol selon les apports des aliments, la quantité de cholestérol présente dans notre organisme est à peu près constante. De plus, le mot "cholestérol" désigne plusieurs choses: la molécule indispensable au fonctionnement de notre organisme, que nous trouvons dans notre alimentation mais que nous synthétisons nous-mêmes en grande partie, et les formes sous lesquelles cette molécule est transportée dans le sang, associée à des lipoprotéines; c'est alors seulement que l'on parle de "bon" et de "mauvais" cholestérol, selon la forme de transport. Le cholestérol que nous trouvons dans notre alimentation (en particulier dans la cervelle d'agneau) n'est donc pas le même que celui qui encrasse nos artères. Il existe bien un effet du cholestérol assimilé par la voie digestive, un peu plus intriqué qu'il n'y paraît, mais il augmente bien la quantité de LDL ("mauvais cholestérol") dans le sang. J'ai trouvé un bon résumé de ses effets ici; en particulier, le cholestérol alimentaire réprime l'activité des récepteurs chargés de retirer les LDL du sang.

Apparemment, le phénomène de conversion du cholestérol en coprostanol par les bactéries de la flore digestive était déjà connu depuis les années 30. La nouveauté de l'article réside dans l'isolation d'une bactérie qui en est responsable chez l'homme, des résultats similaires ayant été obtenus chez le rat et le babouin (la bactérie isolée appartenant alors à un autre genre, Eubacterium). Les auteurs ne mentionnent pas ces travaux, qui pourtant ont abouti à l'isolement chez l'homme d'une bactérie aux mêmes propriétés, mais ils ont sûrement une bonne raison, je ne suis pas cholestérolologue. La représentativité de la souche D8 est elle-même mise en cause par les auteurs: ils n'ont pu la détecter par PCR chez 11 autres humains bon convertisseurs de cholestérol, ce qui tend à montrer que ce n'est pas D8 qui est responsable de cette conversion dans la majorité des cas (je leur fais confiance pour avoir recommencé cette PCR plusieurs fois).

L'isolation de la souche D8 est donc d'une nouveauté et d'une signification biologique limitées, même si elle nous éclaire un petit peu plus sur les mystères de la flore digestive, de son interaction avec notre métabolisme, et sur le métabolisme du cholestérol en particulier. Mais le vrai mérite de ces travaux est ailleurs: il réside dans le fait d'avoir trouvé une bactérie de la flore humaine qui effectue un travail très utile, potentiellement d'un grand intérêt sanitaire, et que nous avons de bonnes chances de trouver un jour dans nos yaourts... si nous arrivons à oublier d'où elle vient.
par Benjamin publié dans : Microbiologie
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Vendredi 18 avril 2008

Quel est l'impact environnemental des OGM Roundup-Ready?

Ce billet est né d'une brève discussion sur le blog de Timothée au sujet des OGM Roundup-Ready. Comme nous étions un peu hors-sujet et que ça menaçait de devenir long, je commence ici une première ébauche de tentative de synthèse sur la question.

La majorité des OGM cultivés aujourd'hui sont des plantes résistantes à un herbicide, dont les OGM dits "Roundup-Ready" (RR), commercialisés par... Monsanto, bien sûr! Le Roundup, c'est le nom commercial d'un herbicide total qui a fait la fortune de la célèbre firme d'agrochimie: le glyphosate. Cette molécule s'attaque à tous les végétaux, sauf ceux qui disposent du bon gène de résistance (codant pour une enzyme modifiée) que l'on peut introduire dans n'importe quelle plante. Le mode d'emploi est simple: sur une culture de ces OGM résistants, on pulvérise du Roundup qui éliminera toutes les mauvaises herbes, mais sans toucher à la plante cultivée (ni à l'os de Rex). Ces OGM constituaient pour Monsanto une parade à l'expiration de son brevet sur le glyphosate: la molécule est certes tombée dans le domaine public, mais ceux qui voudraient bénéficier des OGM "Roundup Ready" sont censés utiliser le Roundup commercial de Monsanto...
Glyphosate

Deux arguments spécifiques aux OGM RR reviennent fréquemment:
-Monsanto fabrique des OGM pour vendre ses herbicides et non pour nourrir le monde (Satan! sors de cette entreprise!)
-ces mêmes OGM encouragent par définition l'utilisation d'un herbicide supplémentaire dont la planète se passerait bien.

Je me permettrais de balayer le premier argument d'un revers de la main aussi désinvolte qu'esthétique. Au risque d'arracher MMR et consorts à leur douce rêverie, le but d'une entreprise est de gagner de l'argent. Nokia ne vend pas des téléphones portables pour relier les gens entre eux ("connecting people"), mais pour faire des bénéfices. Les fabricants de machines à café ne vendent que des capsules compatibles avec leur machines. Votre boulanger du coin ne fait pas du pain pour que vous le mangiez, mais pour vous le vendre. Que Monsanto prétende nourrir la planète avec ses OGM, c'est un mensonge (du marketing? de la com'?) qui n'engage que ceux qui y croient (et probablement pas leurs clients). Monsanto est un semencier, pas une ONG, qui peut exploiter ses brevets jusqu'au trognon si ça lui chante; après tout, le client n'achètera ses produits que s'il y trouve son compte.

Le deuxième argument m'intéresse plus, dans la mesure ou il reste dans la sphère du factuel: l'utilisation des OGM Roundup Ready serait nocive pour l'environnement, du fait de l'utilisation accrue de pesticides. Les plantes "ordinaires" que l'on cultive sont traitées avec plusieurs herbicides, dirigés contre les crucifères, les graminées, que sais-je encore, à des moments bien précis. Le Roundup, lui, a une propriété cruciale: c'est un herbicide total. On peut donc l'utiliser à la place de plusieurs autres herbicides. Quand on lit ces propos rapportés chez Marie-Monique Robin, "Avant l’arrivée du soja RR, l’Argentine consommait une moyenne annuelle d’un million de litres de glyphosate, renchérit Walter Pengue. En 2005, nous sommes passés à 150 millions de litres !", on se dit que bien sûr, les agriculteurs n'allaient tout de même pas épandre du Roundup sur des cultures sensibles, et on se demande quels autres herbicides sont remplacés par les 150 millions de litres de glyphosate.

Pour résumer, ce type d'OGM encourage l'emploi de pesticide, tout en rendant d'autres pesticides superflus. Ceci pose une question simple: la Terre est-elle plus heureuse avec ces OGM "Roundup Ready" arrosés de glyphosate seulement, ou avec des cultures conventionnelles traitées par plusieurs herbicides? Quel est le bilan global, écologie et pourquoi pas économique, de l'utilisation de ces OGM?

J'ai donc fait un petit tour rapide de la littérature scientifique (dont en général seuls les résumés me furent accessibles). Pour commencer, cet article nous apprend que l'adoption des OGM RR, malgré le prix plus élevé des semences, a permis aux agriculteurs des USA d'économiser 1,2 milliards de dollars (!), notamment sur le labour et les autres herbicides, la consommation totales d'herbicides ayant elle diminué de 16 000 tonnes. Problème: l'auteur de cet article est indirectement financé par des industriels de l'agrochimie, ce qui ne me pose pas problème en soi, mais qui ne convient pas à un débat objectif. Dans une étude française publiée en 2007 par une scientifique de l'INRA (soit de la recherche publique), centrée sur le soja et résumée ici, l'auteur expose les conclusions suivantes: la culture de soja RR a permis dans un premier temps de réduire la consommation d'herbicides, consommation qui a ensuite augmenté de nouveau pour dépasser les niveaux de 1996... mais parce que le glyphosate est beaucoup moins polluant que d'autres herbicides, le bilan écologique (relatif à l'emploi de pesticides) de ces OGM est encore positif. En effet, par rapport aux autres pesticides, le glyphosate est réputé très peu toxique pour les animaux, s'accumule peu dans le sols et dans les eaux, même si son effet sur les microbes du sol reste encore mal connu. C'est aussi la conclusion de cette étude belge publiée en 2007, qui affirme que la culture de maïs RR a un impact environnemental plutôt positif, sans effet détecté sur la biodversité, mais que ce bénéfice peut disparaître si l'on utilise à nouveaux des herbicides conventionnels.
Actuellement, le principal problème posé par les OGM RR est probablement l'apparition et la propagation des résistances au glyphosate, victime de son succès. Heureusement, dans le pire des cas, si toutes les mauvaises herbes deviennent résistantes au glyphosate, il reste toute la précédente panoplie d'herbicides que l'on peut réutiliser à l'occasion. Dans ce cas de figure, si l'on revenait aux pratiques antérieures, les OGM RR auraient donc permis d'utiliser moins de ces pesticides pendant dix ans. Dans le futur, les agriculteurs qui voudront continuer d'utiliser cet OGM devront réflechir à épandre des herbicides sélectifs de temps en temps, à réintroduire la pratique du labour, etc. Le jojusqu'au jour où les OGM RR ne seront plus rentables pour les producteurs et disparaîtront du marché. Bien sûr, on peut toujours appeler de ses voeux une agriculture qui ne ferait appel à aucun pesticide, mais là n'est pas le sujet lorsque l'on fait le bilan de l'utilisation des OGM RR. Si les OGM RR n'avaient pas existé, les agriculteurs qui les utilisent aujourd'hui ne seraient pas passés du jour au lendemain à une agriculture sans aucun herbicide; ils auraient continué d'en utiliser plusieurs, et de plus toxiques!

En conclusion, il semble que les OGM RR ont un effet positif sur l'environnement*, au moins transitoirement, en modifiant la quantité et la qualité des herbicides épandus sur les cultures. Aujourd'hui, prétendre que les OGM RR ont occasionné un surplus de pollution en encourageant l'usage de pesticides me paraît audacieux. L'exemple argentin qui intervient dans nombre d'argumentaires anti-OGM montre les dérives réelles associées à l'usage extensif de soja RR, mais j'aimerais souligner deux points essentiels: premièrement, ces dérives me paraissent au moins aussi spécifiques de la monoculture du soja à grande échelle que de l'utilisation d'un OGM en particulier; deuxièmement, l'exemple argentin est d'abord l'histoire du succès du soja RR, avant que les dérives n'apparaissent (on peut lire sur la même page que le soja RR est maintenant une catastrophe, et qu'il a sauvé l'Argentine de la crise, rien de moins). C'est donc la preuve du potentiel environnemental et économique des OGM RR, même s'il reste d'autres raisons de s'opposer aux OGM en général, et même si à long terme on doit les utiliser avec parcimonie et après mûre reflexion**... tiens, un peu comme les antibiotiques!



*Pour sortir des OGM RR, d'après une revue de chercheurs suisses (ou encore celle-ci), l'utilisation des OGM en général n'aurait pas eu d'impact négatif sur l'environnement, voire peut-être un impact positif.

**Cette conclusion ne tient compte que des propriétés des OGM RR, et non du fait qu'il s'agit d'OGM tout court...  Disons qu'elle serait valable si l'on considérait des plantes résistantes au Roundup mais obtenues par sélection variétale et non par transgénèse.
par Benjamin publié dans : Environnement
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Mercredi 16 avril 2008

Einstein et les abeilles, l'éternel retour

Je souhaitais rebondir sur un commentaire d'un lecteur, à la suite du fameux billet sur la citation d'Einstein au sujet de la disparition des abeilles. En substance, ce billet rappelle que Einstein n'a probabalement jamais prononcé la célèbre phrase "le jour où l'abeille disparaîtra, l'homme n'aura plus que quatre années à vivre"*, quelle que soit par ailleurs l'importance écologique des abeilles. Ce lecteur, nommé Beurk, nous dit ainsi que "l'on pourrait presque écrire un livre entier avec les pseudo-citations d'Einstein". La réalité est bien pire, et après un petit tour en librairie qui date de quelques semaines, je suis en mesure de le prouver: il suffit d'une seule pseudo-citation pour faire un livre!

C'est assez malin: sur la manchette, en dessous de la "citation", on peut lire "attribué à Albert Einstein", mais en quatrième de couverture, il est écrit que cette phrase lui est attribuée "probablement à tort". L'auteur reconnaît donc explicitement la non-paternité d'Einstein, mais trouve le moyen 1) de faire son titre de cette fausse citation, et 2) de faire figurer le nom d'Einstein sur la couverture, avec des réserves tout à fait cryptiques. Mauvaise foi ou bonne publicité?

* assertion qui s'avère fausse si l'on considère que les Inuits n'ont pas besoin des abeilles, mais bon.
par Benjamin publié dans : Science & Société
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Lundi 14 avril 2008

Carnet (6)

Des chercheurs ont identifié les bases structurales de la dyslexie... dans le cortex d'enfants chinois.  Ainsi, un volume réduit du gyrus frontal, une région du cerveau, rendrait plus difficile la lecture et l'écriture du chinois, car elle est sollicitée lors de ces exercices. Le véritable résultat de ces travaux, c'est que la région impliquée dans la dyslexie est différente si le langage écrit est alphabétique, comme le français ou l'anglais!

Une équipe vient de publier la séquence du génome d'une bactérie symbionte de la termite. Ces insectes possèdent en effet une flore digestive complexe qui leur permet de digérer la matière végétale. Jusque-là, rien d'extraordinaire, si ce n'est que cette bactérie n'est pas cultivable! Voilà un exploit technique que je ne savais pas réalisable, et qui ouvre bien des perspectives.

Dans la même veine des exploits techniques à grande portée scientifique, des chercheurs sont parvenus à suivre la traduction d'un ARN messager en protéine, et ce à l'échelle d'un seul ribosome et pratiquement base par base. Petit rappel de biologie moléculaire: l'expression des gènes passe par deux processus, la transcription, qui est la recopie de l'ADN en ARN dit "messager" par une enzyme, et la traduction, qui est la fabrication d'une protéine à partir de la séquence de l'ARN. Le ribosome est l'édifice moléculaire composé de protéines et d'ARN "ribosomaux" qui effectue à la fois la lecture de l'ARN messager et la fabrication de la protéine correspondante, grâce à des règles simples: à 3 bases azotées (désignées par trois lettres), soit un "codon" sur l'ARN, correspondent un acide aminé, la "brique élémentaire" de la protéine. Les auteurs sont donc parvenus à suivre le trajet d'un ribosome et ont constaté que celui-ci était loin d'être continu: le ribosome passe d'un codon à un autre en un dixième de seconde (en marquant légèrement le passage sur chaque lettre de l'ARN), marque une pause qui peut durer quelques secondes (!), et ainsi de suite. Je ne rentrerai pas dans le détail de la technique ni dans les résultats de l'article, mais ceux qui ont une idée de la taille nanoscopique d'un ribosome et de l'ARN apprécieront la prouesse.

Un homme est "enceint". Oui, il attend un bébé. Dans son propre ventre. Pas de panique, les lois de la biologie sont sauves, il y a une explication rationnelle: il était une femme avant, et d'un certain point de vue, il l'est resté. J'ai tellement le vertige devant toutes les implications éthiques de l'évènement que je me contenterai de poser une question technique: n'y a-t-il pas des interférences hormonales à moment quelconque du processus? (Merci à Livio pour le renseignement, voilà qui ouvre des horizons).

Les animaux ont décidément des facultés étonnantes. Dans la vidéo suivante, on peut voir un éléphant faire son autoportrait, ce qui montre tout de même une certaine faculté d'abstraction et de conscience de soi (déjà soulignée ici). Il était question de cette vidéo chez Tom Roud, ou 'on apprend que quand même, l'éléphant était un peu aidé.
 

Mais un éléphant qui fait son autoportrait, ça me laisse froid devant le talent de ce morse (mettez le son, tant pis pour le bureau):


Notez que je suis incapable de rivaliser avec l'un comme l'autre; on peut en conclure qu'il est très difficile de me dresser.
par Benjamin publié dans : Divers Sciences
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Le rituel du matin

 

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