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"Grâce à une nouvelle méthode, des chercheurs israéliens dévoilent les secrets des bactéries : l’outil "Microcolony-seq" des scientifiques de l’université hébraïque pourrait permettre un ciblage plus précis des antibiotiques et des vaccins - une avancée pour la santé publique" par Diana Bletter
Traduction & Compléments de Jacques Hallard
dimanche 31 août 2025, par
ISIAS Recherches Bactériologie
Grâce à une nouvelle méthode, des chercheurs israéliens dévoilent les secrets des bactéries : l’outil ’Microcolony-seq’ des scientifiques de l’université hébraïque pourrait permettre un ciblage plus précis des antibiotiques et des vaccins - une avancée pour la santé publique
Par Diana Bletter 27 août 2025, 17:1517:15 –
La Pr. Nathalie Q. Balaban (à gauche) et la Dr. Raya Faigenbaum-Romm, dans le laboratoire de microbiologie de Balaban, à l’Institut Racah de l’Université hébraïque de Jérusalem. (Crédit : Zohar Binyamin)
La Pr. Nathalie Q. Balaban (à gauche) et la Dr. Raya Faigenbaum-Romm, dans le laboratoire de microbiologie de Balaban, à l’Institut Racah de l’Université hébraïque de Jérusalem. (Crédit : Zohar Binyamin)
Des scientifiques de l’université hébraïque de Jérusalem ont annoncé avoir mis au point une technique révolutionnaire qui permettrait de mettre en évidence les différences entre des bactéries apparemment identiques, ouvrant ainsi de nouvelles pistes pour soigner les maladies bactériennes.
« Notre méthode, Microcolony-seq, est importante parce qu’elle nous permet de caractériser les différents sous-groupes de bactéries responsables d’une infection », a récemment déclaré au Times of Israel la Dr. Raya Faigenbaum-Romm, chercheuse post-doctorante.
L’examen des différentes micro-colonies de bactéries prélevées sur une infection humaine à l’aide de cet outil permet aux scientifiques de mieux comprendre pourquoi les antibiotiques et les vaccins échouent parfois. Grâce à cette découverte, des traitements plus précis pourraient voir le jour.
« Les sous-populations de bactéries prélevées lors d’une infection humaine conservent leurs comportements particuliers pendant environ dix heures de culture en laboratoire », a expliqué Faigenbaum-Romm.
« D’après ce que nous comprenons, cela signifie que les différents états qu’elles présentaient à l’intérieur du patient restent suffisamment stables pour que nous puissions les étudier à l’extérieur du corps, ce qui est particulièrement intéressant – et aussi surprenant. »
Cette recherche, publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Cell, a été menée par Faigenbaum-Romm sous la supervision de la Pr. Nathalie Q. Balaban, de l’Institut Racah de physique, en collaboration avec les professeurs Ilan Rosenshine, de la faculté de médecine, et Maskit Bar-Meïr, de la faculté de médecine et de l’hôpital Shaare Zedek, tous deux enseignants à l’université hébraïque.
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Illustration : Microcolony-seq. (Crédit : Dr. Raya Faigenbaum/Université hébraïque de Jérusalem)
La méthode Microcolony-seq
Les bactéries sont invisibles à l’œil nu. Pour étudier ces organismes microscopiques, les scientifiques font croître des cultures bactériennes dans un environnement contrôlé, en laboratoire.
Les bactéries individuelles se divisent très rapidement, a souligné Faigenbaum-Romm. Dans le laboratoire de microbiologie, les scientifiques les cultivent sur de l’agar, un substrat qui « ressemble à une gelée contenant des nutriments ».
L’agar leur fournit une surface stable sur laquelle elles peuvent se développer en grappes distinctes appelées colonies.
La méthode Microcolony-seq isole ensuite ces minuscules colonies. Les chercheurs peuvent ainsi prélever du matériel provenant de nombreuses cellules génétiquement identiques, toutes issues d’une seule et même bactérie. Cette approche offre une vision plus claire des sous-populations co-existantes que l’analyse des cellules bactériennes individuelles, même avec des méthodes de séquençage d’ARN unicellulaire de pointe. Elle permet également d’identifier les différences génétiques entre les colonies.
Les scientifiques peuvent alors comprendre pourquoi deux cellules peuvent avoir un aspect ou un comportement différents.
Parfois, il y a des mutations génétiques. D’autres fois, les cellules ne mutent pas, mais les gènes s’expriment différemment – par exemple, une sous-population peut avoir un niveau plus élevé de métabolisme du fer – sans que leur séquence d’ADN ne soit modifiée.
Les chercheurs ont étudié de minuscules colonies de bactéries durant leur phase de croissance rapide, alors qu’elles se développaient côte à côte sur une même plaque d’agar, afin de garantir que toutes les colonies avaient évolué dans un environnement identique.
Bactérie E. coli. (Crédit : NIAID/Wikimedia Commons, CC BY 2.0) ,
Ils ont alors pu analyser les colonies, alors qu’elles se trouvaient encore en pleine phase de division. C’est grâce à cette méthode que l’équipe a obtenu des résultats inattendus.
Des agents pathogènes tels que E. coli, présent dans les voies urinaires et les intestins, et staphylocoque doré (Staphylococcus aureus), une souche bactérienne pouvant provoquer des infections mortelles, ont été observés se divisant en sous-populations stables.
Certaines lignées ont été activées pour permettre l’adhésion aux cellules hôtes, tandis que d’autres ont activé des signaux dans les gènes favorisant la motilité, le mouvement ou la survie dans des conditions difficiles.
« En laboratoire, Microcolony-seq a montré que les infections urinaires et sanguines peuvent contenir des sous-groupes bactériens co-existants », a déclaré Faigenbaum-Romm.
« Pour le staphylocoque doré, un pathogène pouvant entraîner une infection sanguine potentiellement létale, une septicémie ou la mort, nous avons identifié trois sous-populations chez un même patient, chacune ayant une manière différente de s’accrocher aux cellules hôtes. »
Ces différentes populations ont démontré des changements qui se sont ensuite transmis à la génération suivante, phénomène que Faigenbaum-Romm a appelé « mémoire ».
Grâce à cette mémoire, les chercheurs ont donc pu étudier ces minuscules microcolonies et en apprendre davantage sur leur état antérieur.
« Ce sont peut-être ces mémoires qui ont permis aux bactéries de survivre dans différents environnements », a fait remarquer Faigenbaum-Romm.
Neutrophiles et bactéries staphylocoque doré résistantes à la méthicilline. (Crédit : National Institutes of Health)
Elle a toutefois ajouté que, lorsque les bactéries n’avaient plus de nutriments et atteignaient la phase stationnaire, la mémoire était effacée. La population entière était « réinitialisée », les bactéries « redevenant toutes identiques ».
Utilisation clinique
« Il est rare qu’une infection soit constituée d’une population uniforme de bactéries », a indiqué Balaban.
« Une infection s’apparente davantage à une coalition de différents acteurs, chacun doté de ses propres atouts. Pour concevoir des traitements réellement efficaces, nous devons tous les comprendre et les cibler individuellement. »
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Montage photos (de gauche à droite) : La Dr. Raya Faigenbaum-Romm et la Pr. Nathalie Q. Balaban de l’Université hébraïque de Jérusalem. (Crédits : Dr. Tamar Szoke ; Université hébraïque de Jérusalem)
Lorsqu’ils effectuent des tests cliniques ‘standard’, les médecins examinent généralement une seule colonie bactérienne après l’arrêt de la croissance des bactéries.
Or, si une colonie donnée ne représente pas l’ensemble de la population, les médecins risquent de prescrire un traitement inefficace contre les sous-groupes qu’ils ne voient pas.
Les infections urinaires, par exemple, sont très récurrentes, a expliqué Faigenbaum-Romm. Bien que le patient soit traité avec des antibiotiques, les bactéries continuent de se développer, parfois même pendant le traitement, car le médicament « ne cible probablement qu’une seule sous-population et ces infections récurrentes sont peut-être dues à une autre sous-population qui a échappé au traitement ».
Cela pourrait expliquer pourquoi tant de médicaments et de vaccins prometteurs, en particulier contre le staphylocoque doré, ont échoué lors des essais cliniques sur l’homme. Ils ne ciblent qu’un seul sous-groupe de bactéries, laissant les autres libres de causer des problèmes.
« Notre méthode nous permet d’examiner les différents sous-groupes responsables de l’infection », a-t-elle poursuivi.
« Cette découverte pourrait changer la façon dont les médecins traitent les infections bactériennes. »
Au-delà de la lutte contre les infections, Microcolony-seq pourrait ouvrir la voie à de nouveaux domaines de recherche. En offrant aux scientifiques un moyen d’étudier la diversification des bactéries, cette méthode pourrait également être appliquée aux champignons, au microbiome intestinal (l’ensemble des milliers de milliards de microbes vivant dans l’organisme) ou même aux processus de fermentation industrielle utilisés pour produire des aliments et des médicaments.
« Nous avons toujours traité les bactéries comme si elles étaient toutes identiques, mais elles sont différentes », a noté Faigenbaum-Romm.
« Cette recherche ouvre la voie à de meilleurs traitements. Mon objectif est non seulement de mener des recherches fondamentales, mais aussi d’améliorer la santé publique. »
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Transmission par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant
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– 28/08/2025
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