Des chercheurs sont parvenus à faire activer par la pression les gènes d'une bactérie qui génère des biofilms (des communautés multicellulaires). Semé dans le sol, ce type de micro-organismes pourrait ainsi le solidifier et s'occuper pour nous de réaliser les fondations d'une construction, voire plus. Étonnant, non ?

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Martyn Dade-Robertson, de la Newcastle University, a présenté avec ses collègues, lors d'un colloque, un curieux travail traitant de l'effet de la pression sur la souche K12 de la bactérie Escherichia coli, micro-organisme fétiche des biologistes. Dans un article qu'il a rédigé sur le site The Conversation, il s'adresse au profane pour faire comprendre l'intérêt d'une telle étude et commence par l'énigme résolue des mystérieuses constructions sous-marines de l’île de Zakynthos, en Grèce. Découvertes en 2013 par des touristes à quelques mètres de profondeur, elles ont enflammé les imaginations, certains y voyant les ruines de l'Atlantide.

Leur analyse détaillée et l'absence totale de vestiges accessoires ont conduit à une conclusion toute différente : ces formations ont été édifiées par des bactéries mangeuses de méthane, il y a fort longtemps, à une profondeur plus élevée. Elles ont formé une matrice extracellulaire, faite de polymères, qui a solidifié le sédiment. L'érosion a ensuite, plus récemment, dégagé des restes aux formes étranges.

Cette matrice est un « biofilm », structure collective que les bactéries construisent sur un substrat dur ou mou, géologique ou biologique, comme nos dents et notre tube digestif. Elles y trouvent un gîte confortable, s'y organisent un réseau de communication et trouvent probablement là un moyen d'échanger plus facilement leurs gènes. Ces unicellulaires ont ainsi quelque chose de multicellulaire.

Les curieuses formations découvertes au large de l'île de Zakynthos ont des formes régulières qui évoquent des constructions humaines. Pourtant, leurs bâtisseurs étaient des micro-organismes unicellulaires... © Newcastle University

Une simple pression pourrait déclencher la biominéralisation du sol

Certaines bactéries, comme Sporosarcina pasteurii et Bacillus megaterium, fabriquent même de la calcite - un minéral formé de carbonate de calcium - quand elles produisent de l'ammoniac : c'est la biominéralisation. Les chercheurs de la Newcastle University en rappellent les principes pour montrer l'intérêt de leur étude sur les mécanismes génétiques à l'œuvre dans la fabrication de ces biofilms.

L'équipe a en effet travaillé sur la réponse de bactéries à des pressions modérées, entre 0,1 et 1 Mpa (mégapascal), dans un dispositif expérimental où un hydrogel simule le sol. Les biologistes pouvaient ainsi voir la réaction des micro-organismes en trois dimensions. Un modèle informatique leur a par ailleurs permis de relier l'expression génétique aux caractéristiques des différents types de sols expérimentaux, avec leurs contraintes mécaniques et les gradients de pression.

Leur prochaine étape, expliquent-ils, est d'utiliser cette sensibilité à la pression pour déclencher la biominéralisation. Ils soulignent que des chercheurs de l'université de Delft (Pays-Bas) ont déjà réussi à rendre un béton autocicatrisant grâce à la biominéralisation de la calcite par des bactéries. Il suffirait alors d'appliquer une certaine pression sur le sol ensemencé avec des micro-organismes génétiquement modifiés pour le solidifier et former ainsi les fondations d'un bâtiment. Les progrès de la biologie synthétique permettront d'aller bien plus loin, argumentent-ils, et de mettre à notre service des bactéries pour bâtir des cités...