Dans la nature, les bactéries se produisent principalement dans des collectifs multicellulaires, plutôt qu'en tant qu'individus. Ils sont capables de coordonner leur comportement, certaines espèces pouvant même se déplacer en essaims. Le groupe de recherche junior en chimie biologique de l'Université de Constance étudie les façons dont les organismes peuvent manipuler et, par dessus tout, inhiber ce genre de comportement. Chef de groupe et chercheur principal Dr Thomas Böttcher, son équipe et la doctorante Sina Rütschlin (née Richter) ont examiné la biosynthèse de l'un de ces inhibiteurs de l'essaimage, constatant que sa production dépend de conditions spécifiques au niveau du substrat de la cellule bactérienne. Il y a un aspect évolutif important à cela :le groupe de travail a pu démontrer comment les cellules bactériennes produisent diverses substances naturelles avec un minimum d'effort. À l'avenir, ces découvertes pourraient bien jouer un rôle important dans la lutte contre les maladies infectieuses et la résistance aux antibiotiques. Ils ont été publiés dans le dernier numéro en ligne de la revue scientifique Biologie Chimique Cellulaire .

L'essaimage rend les bactéries beaucoup plus résistantes aux antibiotiques. A l'heure, les essaims de bactéries tolèrent même une augmentation de dix ou cent fois de la dose d'antibiotiques. Alors qu'il était post-doctorant aux États-Unis, Thomas Böttcher a pu isoler deux souches bactériennes à partir d'un échantillon d'algues rouges : Vibrio alginolyticus , qui grouille rapidement, et les algues Shewanella, qui inhibe ce mouvement, limitant la dynamique d'expansion de son rival. L'algue Shewanella y parvient via la sécrétion d'un soi-disant sidérophore, qui est produit par la souche elle-même et permet aux bactéries d'absorber le fer ferrique de l'environnement.

La question est :comment exactement ce sidérophore est-il produit ? Lors du séquençage des bactéries, les chercheurs ont découvert un groupe de gènes qui pourrait être responsable de la production de sidérophores au niveau cellulaire. "Notre principale conclusion était que, contrairement à ce que nous attendions, l'enzyme ne produit pas le sidérophore pertinent en raison de sa spécificité, mais que c'est le pool de substrats cellulaires qui régit le processus de production", dit le chimiste, qui est membre du Zukunftskolleg de l'Université de Constance. L'étude a révélé que l'enzyme isolée avait sa spécificité principale pour un métabolite entièrement différent de celui de la cellule vivante. Il semble que la cellule puisse réguler ses éléments constitutifs pour produire un métabolite que l'enzyme responsable ne favoriserait pas nécessairement, mais qui profite à la cellule de manière importante.

"La cellule bactérienne manipule les substrats pour produire trois métabolites en même temps. Cela crée de la variabilité, qui permet la production efficace d'une variété de métabolites", explique Thomas Böttcher. Cette, à son tour, entraîne une adaptation évolutive rapide.

Il y a des conséquences au fait que l'enzyme ne semble pas se spécialiser dans la production d'un métabolite principal, mais que plusieurs métabolites sont créés, dont la production est régulée au niveau du substrat. Jusqu'à présent, une pratique courante consistait à introduire des séquences de gènes à partir d'échantillons environnementaux dans des bactéries de laboratoire bien gérables, conduisant à la production de métabolites. Cependant, comme l'ont démontré les chercheurs, ces métabolites peuvent ne pas être ceux qui sont produits dans la nature. Il est donc primordial de connaître le pool de substrats de la cellule afin de pouvoir prédire les bons produits.