Dans une nouvelle étude publiée dans le Journal de chimie biologique ( JBC ), des chercheurs de l'Université de Notre Dame et de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont découvert que la bactérie Pseudomonas aeruginosa, un agent pathogène qui cause la pneumonie, septicémie et autres infections, communique des signaux de détresse au sein d'un groupe de bactéries en réponse à certains antibiotiques. Cette communication s'est avérée varier à travers la colonie et suggère que cette bactérie peut développer des comportements protecteurs qui contribuent à sa capacité à tolérer certains antibiotiques.

« Il y a un manque général de compréhension sur la façon dont les communautés de bactéries, comme le pathogène opportuniste P. aeruginosa, répondre aux antibiotiques, " a déclaré Nydia Morales-Soto, chercheur principal en génie civil et environnemental et sciences de la terre (CEEES) à l'Université de Notre Dame et auteur principal de l'article. "La plupart de ce que nous savons provient d'études sur les communautés de biofilms stationnaires, alors que l'on en sait moins sur le processus a priori de la colonisation bactérienne, se répandre et grandir. Dans cette étude, notre équipe de recherche a spécifiquement examiné le comportement des bactéries au cours de cette période et ce que cela peut signifier pour la résistance aux antibiotiques. »

Le comportement signalé a été causé par la tobramycine, un antibiotique couramment utilisé en milieu clinique, et a entraîné une réponse à double signal. Comme cet antibiotique a été appliqué à une colonie de P. aeruginosa, la bactérie a produit un signal vers une zone localisée de la colonie - un signal de Pseudomonas quinolone (PQS) qui est connu pour se produire - ainsi qu'un second, réponse à l'échelle de la communauté, connue sous le nom d'alkylhydroxyquinoléine (AQNO).

L'équipe a cartographié la production de chaque réponse dans l'espace, et déterminé que P. aeruginosa est capable de produire du PQS dans de petites poches à des concentrations significativement plus élevées que celles enregistrées précédemment. Ces résultats ont aidé à garantir la sélection du journal en tant que « choix de l'éditeur, " une reconnaissance accordée uniquement aux 2% des meilleurs manuscrits publiés dans la revue pour une année donnée.

L'étude a montré que PQS et AQNO sont des réponses régulées indépendamment qui communiquent intentionnellement des messages différents. En outre, cela signifie que le type de bactérie peut avoir une certaine capacité à protéger la colonie de certaines toxines externes pendant que les bactéries sont encore en phase de colonisation.

"Bien que la réponse AQNO identifiée dans l'article soit un comportement dépendant du stress, c'est un message chimique tellement nouveau qu'il n'a pas encore été définitivement étiqueté comme un signal. Même si, sur la base de nos constatations, nous croyons que c'est, " dit Joshua Shrout, professeur agrégé du CEEES et professeur agrégé simultané de sciences biologiques à l'Université de Notre Dame et co-auteur de l'article. "Indépendamment, ce travail ouvre une nouvelle fenêtre pour comprendre le comportement de P. aeruginosa et potentiellement comment cette bactérie favorise la tolérance aux antibiotiques. »

L'étude, qui a été financé par les National Institutes of Health, a pu identifier une réponse comportementale bactérienne unique en raison de la méthode de recherche distinctive de l'équipe. Le groupe a utilisé à la fois la spectroscopie Raman et la spectrométrie de masse pour effectuer une analyse délibérée, pixel par pixel, à partir de centaines de milliers de pixels dans leurs images chimiques. Ce processus détaillé est ce qui a permis aux chercheurs d'identifier les deux réponses chimiques distinctes de la bactérie à la tobramycine, qui peut être autrement facilement manqué. La méthode est également un processus unique développé par cette équipe spécifique de chercheurs.