Métagénomique extrême : chasser les insectes dans les entrailles de la Terre

Alors que les microbiologistes parcourent les endroits les plus inaccessibles de la planète pour trouver des micro-insectes toujours plus étranges et potentiellement utiles, je m'attends à moitié à ce qu'une nouvelle émission de télé-réalité apparaisse sur la chaîne Sci-Fi Channel, ou peut-être ESPN-5 : Microbes extrêmes !

Les scientifiques qui étudient le plus petit des insectes ont longtemps voyagé dans des lieux particuliers, mais maintenant tout le domaine a été revigoré par la nouvelle ère de la métagénomique - l'étude des groupes de bactéries trouvées dans, disons, un seau d'eau, une parcelle de peau humaine , ou une pelle pleine de fumier. Armés de nouvelles technologies sophistiquées pour identifier des millions de différents types de bactéries habitant un mini-environnement spécifique, les nouveaux métagénéticiens se déploient dans des coins et recoins allant des déversements d'acide aux cavernes profondes à la recherche de communautés microbiennes.

Dans [email protected] , l'écrivain Josie Glausiusz décrit une expédition de spéléologie dirigée par la microbiologiste Diana Northup à mille pieds sous terre, au plus profond de la grotte de Lechuguilla au Nouveau-Mexique. Elle et son équipe de l'Université du Nouveau-Mexique ont parcouru des kilomètres de passages enchevêtrés tout en descendant en rappel dans des fosses, en traversant des bords périlleux de falaises et en parcourant des lacs souterrains pour collecter des bactéries qui déposent des croûtes de manganèse et du fer oxydé sur les parois des cavernes. Northup fait également partie d'un consortium de plusieurs universités surnommé à juste titre SLIME-Subsurface Life in Mineral Environments.

Une tentative précédente de Northup pour récupérer un lot de créatures contenant du manganèse et du fer n'a pas donné de résultats car elle et son équipe ont contaminé par inadvertance leurs échantillons avec des champignons qu'ils avaient apportés sur leurs chaussures de randonnée. De retour au laboratoire, les champignons étaient apparus comme des mauvaises herbes dans les plaques de gélose lorsque Northup a essayé de faire pousser la bactérie. Cette fois, l'équipe a apporté des combinaisons propres – un terme impropre pour un groupe de chasseurs de microbes qui étaient exceptionnellement sales de sueur et de boue après leur randonnée souterraine.

Northup a également décidé de ne prendre aucun risque dans la culture de ses échantillons. Elle a donc apporté des tubes de verre pour faire démarrer ses insectes dans leur propre environnement d'obscurité absolue, de températures fraîches et d'humidité élevée. Les scientifiques ont découvert que la méthode classique de culture de bactéries - l'ajout d'échantillons à des boîtes de Pétri riches en gélose - ne fonctionne pas pour environ 99,9% des microbes, qui se développent mieux dans leur propre soupe écologique. C'est l'une des raisons pour lesquelles la métagénomique prend son envol. Un autre est que les progrès technologiques permettent désormais aux chercheurs de séquencer tout l'ADN dans un méta-échantillon pour savoir combien d'espèces et de variantes de gènes apparaissent dans une niche écologique donnée.

Le métagénomique le plus connu est peut-être J. Craig Venter, dont Sorcier II Global Ocean Sampling Expedition a annoncé en mars avoir découvert six millions de nouveaux gènes et des milliers de nouvelles familles de protéines, dont certaines pourraient offrir de nouvelles solutions pour stocker et produire de l'énergie, entre autres possibilités. D'autres trouvent des microbes qui pourraient nettoyer la pollution ou produire des antibiotiques de dernière génération.

L'écrivain Glausiusz décrit la recherche d'antibiotiques dans son article, ainsi qu'un mouvement naissant pour commercialiser les découvertes résultant de la recherche de boue :

Pendant ce temps, Kim Lewis et Slava Epstein de la Northeastern University de Boston, Massachusetts, parcourent les profondeurs des non-cultivés à la recherche de nouveaux antibiotiques à l'aide d'une chambre de diffusion dans laquelle les microbes sont imprégnés dans les conditions de leur environnement naturel – le sol, par exemple, ou l'eau de mer ainsi que des sédiments marins. Lewis et Epstein ont fondé la société NovoBiotic pour capitaliser sur leurs cultures. Les avantages pratiques sont énormes, dit Lewis. Si vous voulez découvrir de nouvelles choses, vous voulez aller vers des organismes que vous n'avez jamais vus auparavant. Il est raisonnable de supposer que 99% des bactéries restantes auront au moins quelques antibiotiques utiles.

La spéléologie Northup a commencé à trouver des antibiotiques dans ses échantillons. Au départ, cependant, elle s'est efforcée de cultiver des bactéries des cavernes formant des croûtes pour comprendre leur biologie de base. L'une des raisons pour lesquelles nous cultivons plutôt que de faire des séquences d'ADN, c'est parce que nous voulons les attraper en train de précipiter les minéraux, afin que nous puissions dire avec certitude : 'Ces types peuvent le faire', dit-elle.

Je vous encourage à lire l'intégralité de l'article sur [email protected] ; c'est des trucs effrayants et tout à fait fascinants. Je vous suggère également d'assister Examen de la technologie Conférence sur les technologies émergentes au MIT du 25 au 27 septembre, où je modérerai un panel sur la métagénomique.

Glausiusz, Josie, Extreme culture : Du drainage minier acide aux entrailles de la Terre, Josie Glausiusz rapporte comment les chercheurs se donnent beaucoup de mal pour développer des bactéries récalcitrantes, La nature, Publication en ligne : 20 juin 2007 ; | doi: 10.1038/447905a

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