Pourquoi sommes-nous généreux les uns envers les autres, ou tout simplement portés vers autrui ? D'après une étude du doctorant Ohad Lewin-Epstein et du Dr. Ranit Aharonov sous la direction du Prof. Lilach Hadany du Département de biologie moléculaire et d'écologie des plantes de l'Université de Tel-Aviv, les bactéries de notre flore intestinale ont un rôle important dans nos comportements altruistes.

Dans le laboratoire du Prof. Lilach Hadany, on tente de résoudre des problèmes classiques de l'évolution biologique à l'aide de modèles mathématiques. Ainsi la chercheuse essaie-t-elle de débrouiller l'énigme de l'altruisme en introduisant dans son analyse un facteur entièrement nouveau et original: le microbiome, ou ensemble des bactéries qui se sont adaptées à notre organisme, et vivent littéralement dans notre corps, que ce soit dans nos intestins, notre système urinaire, ou notre épiderme.

La survie des bactéries

" Nous connaissons depuis de nombreuses années l'existence de ces bactéries, dont le nombre est égal à celui des cellules de notre corps, et même le dépasse", explique-t-elle. "Nous disposons également de nombreuses informations sur leur capacité à influencer le comportement de leur 'hôte', c'est-à-dire de l'être vivant qui les véhicule dans son corps. Nous avons donc pensé qu'elles peuvent également jouer un rôle dans son évolution. Aussi nous sommes-nous demandé si ces microbes pourraient avoir un intérêt à que leur hôte puisse en aider un autre et collaborer avec lui".

Quel genre d'intérêt? La survie, bien sûr. "Les bactéries microbiennes se propagent de deux manières: premièrement, par héritage 'vertical', de génération en génération, lorsque leur hôte met au monde des descendant et leur " lègue" ses microbes. Deuxièmement, lorsqu'un être vivant en aide un autre, le nourrit, le garde, le nettoie ou l'étreint, le contact et le frottement permettent aux bactéries de "sauter" d'un hôte à l'autre, propageant ainsi leurs gènes par "héritage horizontal", entre amis. Nous suggérons que les bactéries intestinales manipulent leur hôte pour qu’ils se comportent de manière altruiste et aident les autres, afin de pouvoir les infecter et profiter des avantages que les autres ont gagné".

Le Prof. Hadany n'explique bien sûr pas l'existence de l'altruisme dans la nature par la seule activité microbienne: "Je veux dire qu'un modèle qui prend également en compte l'effet microbien peut donner une image plus complète de la tendance d'un être vivant à aider les autres. Le cas le plus clair est bien sûr celui des les parents qui s'occupent de leur progéniture, en raison de la proximité génétique: chaque enfant porte la moitié des gènes de chacun de ses parents, et l'intérêt de ceux-ci sur le plan génétique est donc de prendre soin de sa progéniture voire même de prendre des risques pour elle, afin que les gènes communs soient transmis aux générations futures. Mais si l'on prend également en compte le système microbien, il semble que l'intérêt des soins à la progéniture soit encore plus grand. En effet, s'ils contribuent à la survie de 50% des gènes parentaux, ils permettent le transfert de 100% du génome du système microbien. Ainsi le parent qui s’occupe de sa progéniture cultive ses gènes, mais aussi ceux de son système microbien. Il est donc avantageux pour les microbes qu'il continue à investir dans sa progéniture".

Le long de l'axe 'intestin-cerveau'

Comment le modèle mathématique mis au point dans le laboratoire du Prof. Hadany permet-il de mesurer une telle réalité biologique ? "En fait, ce processus peut prendre des millions d'années", explique-t-elle. "Le modèle mathématique nous permet de calculer la faisabilité de telles occurrences. Avec son aide, nous avons créé deux groupes microbiens virtuels, l’un encourageant l’altruisme de son hôte et l’autre non. Au cours des générations (virtuelles), les bactéries qui ont favorisé l’altruisme de leur hôte ont mieux réussi que celles qui ne l'ont pas fait, de sorte que l'altruisme est devenu un élément stable de cette population. En principe, on peut dire qu'un être vivant altruiste perd de ses compétences et augmente celles de son voisin, qui, lui, peut ne pas être altruiste. Mais ses bactéries au contraire y gagnent, car en raison de l'interaction elles réussissent à se propager sur un autre être vivant".

Mais comment des bactéries qui se trouvent dans l'intestin peuvent donc affecter le comportement d'un être vivant, c'est-à-dire agir sur son cerveau ? "Il existe de nombreux parasites qui transforment le comportement de l'animal qui le porte et le manipule à son avantage. L’exemple le plus courant est le virus de la rage, qui pénètre le corps après une morsure, atteint le cerveau de l’animal infecté et l’affecte de sorte qu'il éprouve le besoin de mordre les autres. Le virus oriente son hôte pour qu'il le transmette vers un autre hôte. Autre exemple : le parasite de la toxoplasmose qui vit chez la souris mais se multiplie chez les chats. Lorsqu'il pénètre la souris, il agit sur son cerveau de telle sorte qu'elle soit attirée par l'odeur de l'urine des chats. En fait, le parasite pousse la souris directement dans les mâchoires de son prédateur, comportement qui lui coûte la vie, mais sert le parasite".

Une unité évolutionnelle

Selon le Prof. Hadany, la propagation se fait par le biais de substances (qui peuvent être des neurotransmetteurs tels que la sérotonine et la dopamine, ou des hormones, etc.) secrétées par les bactéries dans l'intestin de leur hôte, qui atteignent son cerveau par l'intermédiaire du nerf vague ou pneumogastrique, selon un trajet appelé 'axe intestin-cerveau'. Pour elle : "Le fait que des substances produites par les bactéries puissent affecter le cerveau des animaux et des humains découle de la similitude fondamentale de tous les organismes vivants, tous basés sur la même génétique et la même biochimie. Il peut donc être naturel de voir les bactéries et leur hôte comme une seule et même entité, constituant une unité évolutionnelle".

Bien que le laboratoire du Prof. Hadany soit en principe consacré à la recherche théorique, les chercheurs tentent néanmoins de vérifier leurs hypothèses par une expérience menées sur des fourmis, connues pour leur capacité de collaboration. "Notre hypothèse est que la reine qui nourrit toutes les fourmis leur transfère son système microbien et assure l'unité du génome. Pour voir si le microbiome est impliqué dans le comportement altruiste des fourmis, nous prévoyons de neutraliser leurs bactéries intestinales, par exemple en les nourrissant avec des antibiotiques, puis de voir si même, sans système microbien, elles continueront de s'entraider".

Selon les chercheurs, nos parasites ont donc tout simplement intérêt à nous encourager à être sociables et à entrer en interaction les uns avec les autres : manger ensemble, dormir ensemble, s'embrasser…Conclusion: nous sommes non seulement orientés par nos gênes, mais par ceux de nos bactéries ! "Quand j'ai envie de quelque chose de sucré, ou d'une caresse, je me surprends à me demander si c'est moi qui le veut ou ma microbiologie", dit-elle avec humour. D'un autre côté poursuit-elle, peut-être sera-t-il possible un jour de fabriquer de petits de bonbons à partir de variétés de microbes amicaux qui encouragent la coopération...