L'équipage de la Station spatiale internationale a reçu un surprenant colis : un mélange de virus et de bactéries. Rassurez-vous, les astronautes ne risquaient rien. Congelé à -80 °C, l'ensemble était placé dans des tubes hermétiques en rhodium, un métal rare réputé pour sa solidité et sa résistance à la corrosion.

Surtout, les virus livrés sont inoffensifs pour l'humain : ce sont des bactériophages, ou phages, des virus qui n'infectent que les bactéries, jamais les cellules humaines.

Une guerre microbienne portée dans l'espace

Pourquoi expédier de tels échantillons en orbite ? Les phages et les bactéries se livrent une lutte sans merci pour leur survie, explique Srivatsan Raman, professeur associé au département de biochimie de l'université du Wisconsin-Madison, qui dirige le laboratoire à l'origine de l'expérience. D'un côté, les bactéries développent des défenses contre les phages ; de l'autre, les phages mettent au point de nouveaux moyens de les contourner.

D'où la question posée par l'équipe : cette lutte obéit-elle dans l'espace aux mêmes principes que sur Terre ? Pour le savoir, les chercheurs ont fait livrer à la station, dans le respect des protocoles de sécurité de la Nasa, des échantillons de bactéries Escherichia coli, dont certaines infectées par des phages spécifiques de cette souche.

Les virus modifiés dans l'espace s'avèrent plus efficaces pour lutter contre les bactéries sur Terre. Ces découvertes ouvrent ainsi la voie à de nouvelles recherches sur leurs applications pour la vie quotidienne. © digitalmazdoor, iStock

Vingt-trois jours au lieu de quelques heures

Le protocole était simple. Les astronautes n'ont eu qu'à réchauffer les tubes à 37 °C, en laissant agir pendant différentes durées : quelques heures pour certains, une vingtaine de jours pour les autres. Tous ont ensuite été recongelés et renvoyés au laboratoire, afin d'être comparés à des échantillons identiques restés sur Terre.

Le contraste est saisissant. Sur notre Planète, en seulement quatre heures, ces phages se multiplient de manière exponentielle, passant de quelques unités à dix millions de copies tout en décimant les colonies bactériennes, témoigne le chercheur, coauteur de l'étude publiée dans PLOS Biology. Mais dans l'espace, quelques heures ne suffisent pas : ce n'est que dans les échantillons incubés durant 23 jours qu'une multiplication a été observée.

Des navires sans vent

Comment expliquer une telle lenteur ? Elle tient à l'absence de convection en microgravité, qui limite les rencontres entre phages et bactéries. Privés des mouvements naturels des fluides induits par la gravité, les deux protagonistes errent comme des navires sans vent, ce qui retarde l'infection.

L'apesanteur agit aussi au niveau moléculaire. Phages et bactéries ont subi des mutations différentes de celles observées sur Terre. Sans surprise, les phages de la station ont accumulé des mutations susceptibles d'accroître leur capacité à se lier aux cellules bactériennes, tandis que Escherichia coli développait des mutations propres à l'en protéger et à améliorer sa survie en quasi-apesanteur. La course à l'armement évolutive se poursuit donc, jusque dans l'espace.

Des virus dopés, cent fois plus efficaces

C'est là qu'intervient la découverte la plus prometteuse : les phages modifiés en microgravité deviennent plus performants pour combattre les bactéries une fois revenus sur Terre.

Les résultats parlent d'eux-mêmes. « Nous avons créé des bibliothèques de phages combinant les mutations les plus performantes identifiées dans l'espace et sur Terre, puis nous les avons testées sur des colonies de bactéries responsables de maladies, indique Srivatsan Raman. Les phages porteurs de mutations issues de la microgravité ont infecté cent fois mieux des souches d'Escherichia coli, responsables d'infections urinaires et résistantes aux phages normaux. À l'inverse, ceux dotés de mutations terrestres n'ont montré aucune amélioration ».

Un laboratoire unique en orbite

Forte de ces résultats, l'équipe envisage de nouvelles expérimentations à bord de la station. Elle souhaite confronter les phages à d'autres souches bactériennes, notamment des bactéries mobiles, capables de brasser elles-mêmes leur environnement et donc peut-être de mieux résister.

Les chercheurs prévoient aussi d'affiner leur méthode, en réduisant les cycles de congélation et de décongélation qui ont altéré une partie des échantillons, et en étudiant des durées intermédiaires, entre quatre heures et 23 jours, pour mieux cerner les mécanismes en jeu. « L'espace n'est pas seulement un lieu d'exploration, conclut Srivatsan Raman, mais aussi un laboratoire unique pour la biologie ».