(PhysOrg.com) -- Certaines bactéries font pousser des cheveux électriques qui leur permettent de se connecter dans de grands circuits biologiques, selon un biophysicien de l'Université de Californie du Sud et ses collaborateurs.

La découverte suggère que les colonies microbiennes peuvent survivre, communiquer et partager de l'énergie en partie à travers des cheveux électriquement conducteurs appelés nanofils bactériens.

"Il s'agit de la première mesure du transport d'électrons le long de nanofils biologiques produits par des bactéries, " a déclaré Mohamed El-Naggar, professeur assistant de physique et d'astronomie à l'USC College of Letters, Arts et Sciences.

El-Naggar était l'auteur principal d'une étude publiée en ligne la semaine prochaine dans Actes de l'Académie nationale des sciences.

Savoir comment les communautés microbiennes se développent est la première étape pour trouver des moyens de détruire les colonies nuisibles, comme les biofilms sur les dents. Les biofilms se sont avérés très résistants aux antibiotiques.

Les mêmes connaissances pourraient aider à promouvoir des colonies utiles, tels que ceux des piles à combustible bactériennes en cours de développement à l'USC et d'autres institutions.

"Le flux d'électrons dans diverses directions est intimement lié à l'état métabolique des différentes parties du biofilm, ", a déclaré El-Naggar. "Les nanofils bactériens peuvent fournir les liens nécessaires … pour la survie d'un circuit microbien."

Un nanofil bactérien ressemble à un long cheveu sortant du corps d'un microbe. Comme les cheveux humains, il se compose principalement de protéines.

Pour tester la conductivité des nanofils, les chercheurs ont cultivé des cultures de Shewanella oneidensis MR-1, un microbe précédemment découvert par le co-auteur Kenneth Nealson, Wrigley Professeur de géobiologie à l'USC College.

Shewanella a tendance à fabriquer des nanofils en période de pénurie. En manipulant les conditions de croissance, les chercheurs ont produit des bactéries avec de nombreux nanofils.

Les bactéries ont ensuite été déposées sur une surface parsemée d'électrodes microscopiques. Lorsqu'un nanofil tombe sur deux électrodes, il a fermé le circuit, permettant un flux de courant mesurable. La conductivité était similaire à celle d'un semi-conducteur – modeste mais significative.

Lorsque les chercheurs ont coupé le nanofil, le passage du courant s'est arrêté.

Des études antérieures ont montré que les électrons pouvaient se déplacer à travers un nanofil, ce qui ne prouve pas que les nanofils conduisent les électrons sur toute leur longueur.

Le groupe d'El-Naggar est le premier à réaliser cette expérience techniquement difficile mais plus révélatrice.

L'électricité transportée par les nanofils peut être une bouée de sauvetage. Les bactéries respirent en perdant des électrons au profit d'un accepteur - pour Shewanella, un métal tel que le fer. (La respiration est un cas particulier :les humains respirent en cédant des électrons à l'oxygène, l'un des accepteurs d'électrons les plus puissants.)

Nealson a dit de Shewanella :« Si vous ne lui donnez pas d'accepteur d'électrons, il meurt. Il meurt assez rapidement."

Dans certains cas, un nanofil peut être le seul moyen pour un microbe de décharger des électrons.

Lorsqu'un accepteur d'électrons est rare à proximité, les nanofils peuvent aider les bactéries à se soutenir les unes les autres et à étendre leur portée collective à des sources distantes.

Les chercheurs ont noté que Shewanella s'attache aux accepteurs d'électrons ainsi qu'entre eux, formant une colonie dans laquelle chaque membre devrait pouvoir respirer à travers une chaîne de nanofils.

"Ce serait essentiellement une réponse communautaire pour transférer des électrons, " expliqua El-Naggar. " Ce serait une forme de respiration coopérative. "

El-Naggar et son équipe sont parmi les pionniers d'une jeune discipline. Le terme « nanofil bactérien » a été inventé en 2006. Moins de 10 études sur le sujet ont été publiées, selon le co-auteur Yuri Gorby du J. Craig Venter Institute de San Diego, découvreur des nanofils à Shewanella.

Gorby et d'autres se sont intéressés aux nanofils lorsqu'ils ont remarqué qu'une réduction des métaux semblait se produire autour des filaments. Puisque la réduction nécessite le transfert d'électrons à un métal, les chercheurs soupçonnaient que les filaments transportaient un courant.

Les nanofils ont également été proposés comme voies conductrices dans plusieurs microbes divers.

"L'hypothèse actuelle est que les nanofils bactériens sont en fait très répandus dans le monde microbien, " a déclaré El Naggar.

Certains ont suggéré que les nanofils pourraient aider les bactéries à communiquer ainsi qu'à respirer.

Les colonies bactériennes sont connues pour partager des informations grâce à la lente diffusion des molécules de signalisation. Nealson a fait valoir que le transport d'électrons sur des nanofils serait plus rapide et préférable pour les bactéries.

"Tu veux le télégraphe, vous ne voulez pas de signaux de fumée, " il a dit.

La stratégie communautaire de survie des bactéries peut contenir des leçons pour les formes de vie supérieures.

Dans un éditorial publié dans Wired en 2009, Gorby a écrit :« Comprendre les stratégies de distribution et de communication efficaces de l'énergie dans les organismes les plus anciens de la planète peut servir d'analogies utiles de la durabilité au sein de notre propre espèce. »