Malgré son association avec de la laitue contaminée et des infections potentiellement mortelles, la souche bactérienne Escherichia coli est généralement inoffensive - et étonnamment polyvalente. Comme le rapporte Ryan F. Mandelbaum à Gizmodo, une équipe de chercheurs italiens a récemment capitalisé sur les compétences de E. coli en natation (les bactéries peuvent courir sur des distances 10 fois plus longues en une seconde) pour produire une réplique millimétrique de la plus célèbre art, «Mona Lisa» de Léonard de Vinci
Les recherches des scientifiques, récemment détaillées dans eLife, portent sur le flagelle ou la queue de E. coli. Ce moteur minuscule propulse le mouvement des bactéries, leur permettant de former des motifs distincts, et peut être contrôlé à l'aide d'une protéine sensible à la lumière appelée protéorhodopsine.
Bien que la protéine soit généralement trouvée dans des bactéries vivant dans l'océan, Dyllan Furness de Digital Trends écrit que l'équipe a utilisé le génie génétique pour l'introduire dans E. coli et d'autres souches de bactéries. N'ayant plus recours à l'oxygène pour alimenter leurs nages, ces bactéries modifiées se sont tournées vers la lumière pour guider leurs mouvements.
"Comme les piétons qui ralentissent leur vitesse de marche lorsqu'ils rencontrent une foule, ou les voitures bloquées dans les embouteillages, les bactéries nageuses passeront plus de temps dans les régions les plus lentes que dans les plus rapides", a écrit l'auteur principal Giacomo Frangipane, physicien à l'université de Rome en Italie, a déclaré dans un communiqué: "Nous voulions exploiter ce phénomène pour voir si nous pouvions déterminer la concentration de bactéries en utilisant la lumière."
Pour créer leur mini "Mona Lisa", les chercheurs ont projeté une image négative du chef-d'œuvre de la Renaissance sur une "scène" abritant la bactérie. Selon Mandelbaum de Gizmodo, des E. coli aux mouvements plus lents ont afflué vers des zones moins éclairées, s'encombrant les unes les autres et produisant des motifs denses qui apparaissent comme les régions les plus sombres du portrait final. Les bactéries se déplaçant plus rapidement, en revanche, ont reçu plus de lumière et se sont éloignées l'une de l'autre, générant ainsi les nuances plus claires du portrait.
«Si nous voulons« peindre »un trait blanc (où les bactéries sont la peinture), nous devons réduire la vitesse des bactéries en diminuant localement l'intensité de la lumière dans cette région, afin que les bactéries s'y ralentissent et s'y accumulent», a déclaré Roberto Di, co-auteur de l'étude. Leonardo, physicien également à l'Université de Rome, raconte Furness de Digital Trends.
Une version accélérée du timelapse (Frangipane et al) Bien que E. coli produise une interprétation reconnaissable de la peinture de da Vinci, les bactéries subissent des réactions retardées aux variations de la lumière, ce qui rend l'image finale floue, selon un communiqué de presse. Pour remédier à ce problème, l'équipe a défini sa projection sur une boucle de 20 secondes, ce qui lui permet de comparer en permanence les formations bactériennes au résultat souhaité. Le résultat: une couche de cellules bactériennes «photocinétiques» capable de produire des répliques presque parfaites d'images en noir et blanc.
En plus de recréer la «Mona Lisa», les chercheurs ont guidé E. coli dans un portrait qui transforme le visage et qui est passé de la ressemblance d'Albert Einstein à celle de Charles Darwin en cinq minutes à peine.
Bien que ces exploits artistiques soient impressionnants, Di Leonardo note qu'ils ne sont pas l'objectif final des recherches de l'équipe: les scientifiques espèrent utiliser des bactéries génétiquement modifiées comme blocs de construction microscopiques.
«En physique et en génie, ces bactéries pourraient être utilisées comme matériau biodégradable pour l’impression 3D optique de microstructures inférieures au millimètre», explique Di Leonardo à Furness. "D'autre part, le contrôle dynamique des bactéries pourrait être exploité pour des applications biomédicales in vitro afin d'isoler, de trier et de transporter de plus grosses cellules à des fins d'analyse ou de diagnostic au niveau d'une cellule dans des laboratoires miniaturisés."
