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Fait marquant | Nanotoxicologie

Modification de la compétence bactérienne par les nanoparticules




​Les chercheurs du laboratoire Chimie et Biologie des Métaux montrent qu'en fonction de la nature de certaines nanoparticules, Bacillus subtilis est en mesure de voir sa compétence modifiée.

Publié le 30 avril 2018
L'utilisation de nanomatériaux augmente chaque année dans les processus industriels et médicaux. Dans le même temps, le nombre croissant de bactéries devenant résistantes à de nombreux antibiotiques est un problème majeur de santé publique. Pourrait-il exister un lien entre nanoparticules et induction physiologique du transfert de gène horizontal chez les bactéries ?

L’équipe Protéomique, Métaux et Différenciation du Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux étudie la réponse des organismes vivants à une exposition aux nanoparticules métalliques. Dans ce cadre, cette équipe a étudié la réponse d’une bactérie du sol, Bacillus subtilis, aux nanoparticules d’oxyde de zinc, d’argent et d’oxyde de titane. L’équipe s’est intéressée en particulier au phénomène de compétence bactérienne, qui correspond à la capacité des bactéries à internaliser de l’ADN étranger sans barrière d’espèce. Si cet ADN étranger contient des gènes et s’intègre au chromosome bactérien ou à un plasmide (ADN extra-chhromosomique réplicatif souvent porteur de résistances à des antibiotiques), ces gènes seront conservés et exprimés par la bactérie receveuse. Ce mécanisme, appelé transfert horizontal, est un des mécanismes majeurs de diffusion de résistances.

Dans ce cadre, les chercheurs ont montré que la compétence bactérienne peut être modifiée par la présence de nanoparticules dans le milieu (
Figure), et ce même sans contact direct entre les nanoparticules et les bactéries. Les bactéries sont alors cultivées sur boîte de Pétri, donc sans contact direct avec les nanoparticules dispersées dans le milieu solide. Ces résultats se démarquent des observations présentées dans la littérature qui décrivent un transfert d'ADN accru en présence de nanoparticules. Ces dernières observations étaient basées sur un effet "papier de verre" lié à l'abrasion de la paroi bactérienne par les nanoparticules dans les conditions de culture utilisées alors (milieu liquide sous agitation). Selon la nature des nanoparticules testées,  des effets différents ont été observés : l’oxyde de zinc augmente la compétence bactérienne, l’oxyde de titane la diminue, et l’argent est sans effet (Figure).



Cet article soulève plusieurs questions importantes pour le futur sur les plans écotoxicologiques et toxicologiques. Par exemple quelle pourrait être l'influence de certaines nanoparticules ingérées sur les bactéries du tube digestif, et en particulier le transfert d’antibiorésistance ? D’autres études, portant sur plusieurs bactéries différentes et sur d’autres nanoparticules, sont nécessaires et seront menées par les chercheurs de cette équipe.

Ce travail a été financé pour partie par le labex SERENADE.

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