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Sciences

Des fourmis agricultrices et pharmaciennes

28-01-2019

Carlos de la Rosa est directeur de la Station de recherche biologique La Selva, au Costa Rica. Il vit dans une maisonnette au cœur de ce riche écosystème sur lequel il veille. En plus de recevoir des chercheurs, il est lui-même spécialiste des moustiques. Photo: Michel Huneault

Lovées dans les cavités d’arbres hauts de 40 m au Costa Rica, les fourmis Apterostigma présentent des défenses antifongiques qui pourraient être utilisées un jour dans les hôpitaux.

C’est l’histoire de symbioses à l’ombre d’une dense canopée costaricaine.

Depuis des millions d’années, des fourmis y font pousser un champignon qui les abrite et les nourrit. Pour protéger ce partenaire, elles se sont associées à des bactéries produisant des molécules qui éliminent les pathogènes et maintiennent la culture en bonne santé.

Vécue dans la plus grande discrétion, cette relation fusionnelle est aujourd’hui décortiquée par les scientifiques, qui espèrent en tirer de nouveaux médicaments anti-infectieux. Des molécules dont l’humanité a un besoin criant : de plus en plus d’infections résistent aux traitements actuels, et les médecins manquent parfois cruellement d’options.

C’est ce qu’explique Carlos de la Rosa en s’approchant d’une petite masse blanche qui pourrait tenir au creux de sa main : un nid de fourmis du genre Apterostigma. Elles font partie des quelque 200 espèces de fourmis dites « champignonnistes » présentes sur les continents américains et dans les Caraïbes. Toutes ont mis au point des stratégies sophistiquées d’agriculture et, semble-t-il, de défense.

Le directeur de la Station de recherche biologique La Selva, au Costa Rica, nous reçoit dans cette foisonnante forêt humide située à 80 km de la capitale, San José. La Selva, qui se traduit littéralement par « la jungle », est la plus ancienne réserve privée du pays, « une bibliothèque inédite d’informations », dit M. de la Rosa, qui accueille plus de 250 chercheurs annuellement.

Ses collègues de la capitale et ceux basés aux États-Unis ont découvert que les alliées bactériennes d’Apterostigma fabriquent une molécule, baptisée « selvamicine » en l’honneur de la station de recherche, efficace entre autres contre un champignon bien connu pour ses infections chez l’humain, Candida albicans. Responsable de mycoses buccales ou vaginales superficielles, il est aussi en cause dans environ la moitié des infections fongiques nosocomiales graves.

La division du travail est très sophistiquée chez les fourmis champignonnistes. Celles qui sortent du nid-
champignon pour rapporter des débris végétaux ont une tête proéminente et des mandibules tranchantes. Les fourmis plus petites s’occuperont quant à elles de découper les feuilles en menus morceaux et de les transformer en pulpe pour nourrir leur champignon. Photo: Michel Huneault

 

En baissant la voix, M. de la Rosa touche délicatement la fourmilière-champignon à la texture cotonneuse pour en faire sortir un spécimen. Mais les fourmis ne daignent pas quitter le nid; elles ne sont pas agressives et leur ligne de conduite est plutôt « de faire le mort », mentionne-t-il. Elles devront cependant sortir un jour ou l’autre pour rapporter des débris, feuilles ou insectes morts qui formeront un compost indispensable à la croissance de leur champignon nourricier.

Le lendemain, nous passons par San José, où nous visitons le laboratoire d’Adrian Pinto qui, dans la chaleur humide, s’essuie le front avant d’ouvrir un plat en plastique. Dans la matière jaunâtre à l’aspect alvéolaire d’un autre nid-champignon, une énorme fourmi coupe-feuille, une zompopa celle-là. « Les petites fourmis Apterostigma sont en quelque sorte des fourmis préhistoriques, des ancêtres des champignonnistes plus connues, les fourmis coupe-feuilles, que vous voyez ici », indique ce microbiologiste de l’Université du Costa Rica, spécialiste des symbioses entre les microorganismes et leurs hôtes.

Le Canadien Cameron R. Currie, avec qui les chercheurs costaricains travaillent, a été l’un des premiers à décrire l’alliance des fourmis agricultrices avec des bactéries, dès la fin des années 1990. Ces bactéries se trouvent sur la cuticule du thorax des fourmis, y laissant chez certaines espèces des traces blanches.

En 2013, après deux décennies de recherche sur diverses espèces, celles du genre Apterostigma de La Selva ont attiré l’attention de l’équipe d’Adrian Pinto et Cameron R. Currie.

Les membres costaricains de l’équipe avaient alors recueilli les fourmis à la station La Selva pour en cultiver les bactéries. Des échantillons ont ensuite été envoyés à l’Université Harvard et à l’Université du Wisconsin à Madison, où travaille M. Currie. Leurs propriétés antimicrobiennes ont été évaluées, permettant aux chercheurs de mettre la main sur une substance particulièrement efficace contre Candida albicans et de séquencer les gènes qui la produisent.

En 2016, ils révèlent dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences que la structure de la selvamicine est très semblable à celle de deux antifongiques déjà bien connus, l’amphotéricine B et la nystatine, dont l’usage est toutefois limité par leur forte toxicité.

Or, un bon médicament conjugue une haute efficacité et une basse toxicité, « la combinaison la plus difficile à trouver », nous a dit Carlos de la Rosa, assis au cœur de son riche réservoir de faune et de flore. Pas surprenant donc qu’aucune recherche sur les unions fourmis-champignons-bactéries n’ait encore abouti à la mise au point d’un médicament.

Mais cette fois, l’optimisme est permis. David Andes, professeur en infectiologie à l’Université du Wisconsin à Madison, poursuit maintenant les essais précliniques, qui « ont démontré l’efficacité et l’innocuité de la selvamicine chez les animaux », nous écrit-il.

La molécule présente de meilleures propriétés thérapeutiques que ses deux cousines déjà sur le marché, elle est plus soluble et elle possède un mécanisme d’action et des cibles différents.

Si toutes les étapes précliniques sont franchies, la molécule pourrait être testée sur des humains. Le processus prend généralement de 5 à 10 ans, une phase aussi cruciale qu’incertaine nommée très justement la « vallée de la mort » par l’industrie pharmaceutique.

« La majorité des molécules qu’on trouve sont mises à la poubelle et particulièrement les antifongiques », confirme Adnane Sellam, chercheur au CHU de Québec–Université Laval, qui n’est pas engagé dans ces travaux.

Dans le laboratoire du microbiologiste Adrian Pinto à San José, des dizaines de boîtes comme celles-ci fourmillent d’activité. Son équipe a isolé les meilleurs spécimens d’Apterostigma de la réserve La Selva. On voit ici deux nids-champignons du même type, à l’aspect spongieux et alvéolaire. Photo: Michel Huneault

Comme pour les antibiotiques, découvrir de nouveaux antifongiques est une urgence absolue. « Les champignons pathogènes développent des résistances à toutes les molécules utilisées actuellement. Ce qui fait encore plus peur, c’est qu’il y a de la résistance croisée, ce qui veut dire que certains champignons résistent à plusieurs familles d’antifongiques », signale-t-il. Sans parler du plus récent cauchemar des hôpitaux, le coriace Candida auris, dont certaines souches résistent à tout traitement.

Plus largement, la résistance aux antimicrobiens constitue de nos jours l’une des plus graves menaces pesant sur la santé mondiale, estime l’Organisation mondiale de la santé.

« C’est aussi une belle découverte parce que cette molécule est extraite d’un système vivant », ajoute M. Sellam. Cette approche avait été délaissée dans les dernières années, note-t-il, alors qu’une grande proportion des antibiotiques et des antifongiques utilisés à présent vient pourtant des organismes vivants.

« Cette petite fourmi est l’exemple le plus patent que le futur de notre civilisation dépend de la protection d’espaces comme cette forêt, dont nous ne connaissons que 18 % des espèces », insistait Carlos de la Rosa lors de notre passage au Costa Rica.

Impossible de savoir ce qui servira demain, d’où l’importance de conserver l’écosystème, répète le directeur de La Selva. Il en sait quelque chose : la chimiothérapie par laquelle on a traité son cancer, il y a 30 ans, comportait des molécules dérivées d’une plante, les alcaloïdes de Catharantus roseus. En santé aujourd’hui, il réenchante la jungle pour le public et veille sur les plus petites créatures pour la suite du monde.

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