Tout au long de l'histoire de notre planète, les humains ont coexisté avec des bactéries et des virus. Nous avons cherché des moyens de résister à la peste bubonique et à la variole, et en réponse, ils ont cherché des moyens de nous infecter. Nous utilisons des antibiotiques depuis près d'un siècle, depuis qu'Alexander Fleming a découvert la pénicilline. En réponse, les bactéries ont développé une résistance aux antibiotiques. Il n'y a pas de fin à la bataille. Nous passons tellement de temps avec les agents pathogènes que nous nous relions les uns les autres. Cependant, que se passe-t-il si nous rencontrons soudainement des bactéries et des virus mortels qui n'ont pas été rencontrés depuis des milliers d'années ou qui n'ont jamais été vus?
Peut-être que nous le saurons bientôt. Le changement climatique entraîne la fonte des sols de pergélisol gelés depuis des milliers d'années et, à mesure que le sol fond, des virus et des bactéries anciens émergent, prennent vie et reviennent à la vie.
En août 2016, dans un coin reculé de la toundra sibérienne, sur la péninsule de Yamal, un garçon de 12 ans est décédé et au moins vingt personnes ont été hospitalisées après avoir contracté l'anthrax.
Il a été suggéré qu'il y a plus de 75 ans, un cerf infecté par l'anthrax est mort et son squelette gelé a été piégé sous une couche de sol gelé, sous le pergélisol. Il y est resté jusqu'à l'été 2016, lorsque le pergélisol a fondu en raison d'une chaleur intense. Ainsi, elle a relâché le cadavre d'un cerf et d'une infection à l'anthrax dans les eaux et le sol les plus proches, puis dans l'approvisionnement alimentaire. Les gens sont menacés.
Ce qui est effrayant, c'est que ce n'est peut-être pas un incident isolé.
La terre se réchauffe et dégèle davantage de pergélisol. Dans des conditions normales, les couches superficielles de pergélisol, d'une profondeur d'environ 50 centimètres, fondent chaque été. Mais le réchauffement climatique expose progressivement les anciennes couches de pergélisol.
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Le sol pérenne gelé est un endroit idéal pour que les bactéries restent en vie pendant de longues périodes, peut-être des millions d'années. Cela signifie que la fonte des glaces pourrait potentiellement ouvrir la boîte de Pandore de maladies.
Les températures dans le cercle polaire arctique augmentent rapidement, environ trois fois plus vite que dans le reste du monde. D'autres agents infectieux peuvent également sortir.
«Le permafrost est un excellent gardien de germes et de virus car il fait froid, sombre et manque d'oxygène», explique le biologiste évolutionniste Jean-Michel Claverie de l'Université d'Aix-Marseille en France. "Les virus pathogènes qui peuvent infecter les animaux et les plantes peuvent avoir été stockés dans d'anciennes couches de sol de pergélisol, y compris ceux qui ont provoqué des épidémies mondiales dans le passé."
Au début du 20e siècle seulement, plus d'un million de rennes sont morts de l'anthrax. Dans le nord, il n'est pas facile de creuser des tombes profondes, la plupart de ces carcasses ont donc été enterrées près de la surface, dans 7 000 tombes éparpillées dans le nord de la Russie.
Quoi d'autre pourrait être caché sous le sol gelé?
Des personnes et des animaux sont enterrés dans le pergélisol depuis des centaines d'années, il est donc possible que d'autres agents infectieux puissent également sortir. Par exemple, des scientifiques ont trouvé des fragments de l'ARN du virus de la grippe espagnole dans des cadavres massivement enterrés dans la toundra de l'Alaska. La variole et la peste bubonique sont également enterrées en Sibérie. Dans une étude de 2011, Boris Revich et Marina Podolnaya ont écrit: "À la suite de la fonte du pergélisol, des vecteurs d'infections mortelles des 18e et 19e siècles pourraient revenir, en particulier près des cimetières où les victimes de ces infections ont été enterrées."
Dans les années 1890, une grave épidémie de variole a eu lieu en Sibérie. Une ville a perdu jusqu'à 40% de sa population. Les corps ont été enterrés sous la couche supérieure de pergélisol sur les rives de la rivière Kolyma. Après 120 ans, les crues de la rivière Kolyma ont commencé à éroder les berges et la fonte du pergélisol a accéléré ce processus d'érosion.
Dans un projet qui a débuté dans les années 1990, des scientifiques du Centre de recherche d'État pour la virologie et la biotechnologie de Novossibirsk ont étudié les restes d'humains de l'âge de pierre trouvés dans le sud de la Sibérie, dans la région de l'Altaï. Ils ont également étudié des échantillons de cadavres de personnes décédées lors d'épidémies virales au 19e siècle et enterrées dans le pergélisol de Russie.
Les scientifiques disent avoir trouvé des corps présentant des ulcères caractéristiques des marques de variole. Bien qu'ils n'aient pas trouvé le virus de la variole lui-même, ils ont trouvé des fragments d'ADN.
Bien sûr, ce n'est pas la première fois que des bactéries gelées dans la glace reprennent vie.
Dans une étude de 2005, des scientifiques de la NASA ont réussi à ressusciter des bactéries piégées dans un étang gelé en Alaska pendant 32 000 ans. Un microbe appelé Carnobacterium pleistocenum a été gelé depuis le Pléistocène, lorsque des mammouths laineux parcouraient encore la Terre. Dès que la glace a fondu, ils ont recommencé à nager comme si de rien n'était.
Deux ans plus tard, les scientifiques ont pu faire revivre une bactérie vieille de 8 millions d'années qui dormait dans la glace sous un glacier dans les vallées Beacon et Mullins en Antarctique. Dans la même étude, des bactéries ont été récupérées à partir de glace vieille de plus de 100 000 ans.
Cependant, toutes les bactéries ne peuvent pas reprendre vie après avoir été gelées dans le pergélisol. Les bactéries du charbon peuvent le faire car elles forment des spores extrêmement résistantes qui peuvent vivre congelées pendant très longtemps.
D'autres bactéries qui peuvent former des spores et ainsi survivre dans le pergélisol comprennent le tétanos et le Clostridium botulinum, qui est responsable du botulisme, une maladie rare qui peut provoquer la paralysie et la mort. Certains champignons peuvent aussi survivre longtemps dans le pergélisol.
Certains virus peuvent également survivre pendant de longues périodes.
Dans une étude de 2014, des scientifiques dirigés par Claveri ont relancé deux virus piégés dans le pergélisol de Sibérie pendant 30 000 ans. Connus sous le nom de Pithovirus sibericum et Mollivirus sibericum, ils sont considérés comme des «virus géants» car, contrairement à la plupart des virus, ils sont si gros qu'ils peuvent être vus au microscope normal. Ils ont été trouvés à une profondeur de 30 mètres dans la toundra côtière.
Les virus sont devenus contagieux immédiatement après la renaissance. Heureusement pour nous, ces virus particuliers n'infectent que les amibes unicellulaires. Cependant, la recherche suggère que d'autres virus qui peuvent infecter les humains peuvent également renaître.
De plus, le réchauffement climatique n'a pas à faire fondre le pergélisol pour constituer une menace. À mesure que la glace de mer arctique fond, la côte nord de la Sibérie devient plus facile à atteindre par voie maritime. De toute évidence, son développement industriel devient plus rentable, avec notamment l'extraction d'or et de minéraux, le forage de puits de pétrole et l'extraction de gaz naturel.
«Pour le moment, ces zones sont vides et personne ne touche les couches profondes du pergélisol», dit Claverie. «Mais ces couches anciennes peuvent être obtenues lors des opérations d'excavation et de forage. Si des virions viables y vivent encore, ce sera un désastre."
Les virus géants peuvent être les coupables les plus probables d'une épidémie virale.
«La plupart des virus sont rapidement inactivés en dehors des cellules hôtes en raison de la lumière, du dessèchement ou de la dégradation biochimique spontanée», explique Claverie. «Par exemple, si leur ADN est endommagé et ne peut pas être réparé, les virus cessent d'être infectieux. Cependant, parmi les virus connus, les virus géants sont généralement très résistants et persistants."
Claverie dit que les virus des premiers humains à habiter l'Arctique pourraient émerger. Nous pourrions même voir des virus d'espèces d'hominidés depuis longtemps disparues comme les Néandertaliens et les Denisoviens, qui se sont installés en Sibérie et ont été exposés à diverses maladies virales. En Russie, les restes de Néandertaliens âgés de 30 à 40 000 ans ont été retrouvés. Des populations humaines y vivent, sont malades et meurent depuis des milliers d'années.
«La possibilité que nous puissions attraper le virus d'un homme de Néandertal éteint depuis longtemps suggère que l'idée que le virus peut être« éradiqué »de la planète est fausse et nous donne un faux sentiment de sécurité. C'est pourquoi les fournitures de vaccins doivent être conservées au cas où. »
Depuis 2014, Claverie analyse la teneur en ADN du pergélisol à la recherche de la signature génétique de virus et de bactéries pouvant infecter l'homme. Il a trouvé de nombreuses bactéries qui peuvent être dangereuses pour les humains. Les bactéries ont un ADN qui code pour les facteurs de virulence: des molécules produites par des bactéries pathogènes et des virus qui augmentent leur capacité à infecter un hôte.
L'équipe de Claverie a également découvert plusieurs séquences d'ADN qui semblent provenir de virus, dont l'herpès. Mais aucune trace de variole n'a encore été trouvée. Pour des raisons évidentes, ils n'ont tenté de réactiver aucun des agents pathogènes.
Il se peut fort bien que des agents pathogènes, dont les gens ne sont déjà plus habitués, puissent se manifester ailleurs, et pas seulement à partir de la glace ou du pergélisol.
En février 2017, des scientifiques de la NASA ont déclaré avoir trouvé des microbes vieux de 10 à 50 000 ans dans des cristaux dans une mine mexicaine. Ces bactéries se trouvaient dans la grotte des cristaux, une partie d'une mine à Naiza dans le nord du Mexique. La grotte contient de nombreux cristaux blancs laiteux de sélénite minérale, qui s'est formée au cours de centaines de milliers d'années.
Les bactéries ont été piégées dans de petites poches liquides de cristaux, mais dès qu'elles ont été retirées, elles se sont rétablies et ont commencé à se multiplier. Ces microbes sont génétiquement uniques et pourraient bien être de nouvelles espèces, mais les scientifiques n'ont pas encore publié leurs travaux.
Des bactéries encore plus anciennes ont été trouvées dans la grotte de Lechugilla au Nouveau-Mexique, à 300 mètres sous terre. Ces microbes n'ont pas vu la surface depuis plus de 4 millions d'années. La grotte n'a jamais vu la lumière du soleil et a été isolée pendant 10 000 ans des eaux de surface.
Malgré cela, les bactéries se sont avérées résistantes à 18 types d'antibiotiques, y compris des médicaments considérés comme le «dernier obstacle» dans la lutte contre les infections. Dans une étude publiée en décembre 2016, des scientifiques ont découvert que la bactérie appelée Paenibacillus sp. Les LC231 étaient résistants à 70% des antibiotiques.
Comme les bactéries ont été complètement isolées dans la grotte pendant quatre millions d'années, elles n'ont pas été en contact avec les humains ou les antibiotiques que nous utilisons pour traiter les infections. Il s'avère que leur résistance aux antibiotiques est apparue différemment.
Les scientifiques pensent que les bactéries qui ne nuisent pas aux humains, parmi tant d'autres, développent une résistance naturelle aux antibiotiques. Autrement dit, cette résistance même aux antibiotiques existe depuis des millions, voire des milliards d'années.
De toute évidence, une telle résistance aux antibiotiques ne pouvait pas se développer en clinique lors de l'utilisation d'antibiotiques.
La raison en est que de nombreux types de champignons et même d'autres bactéries produisent naturellement des antibiotiques afin d'obtenir un avantage concurrentiel par rapport aux autres microbes. C'est ainsi que Fleming a découvert la pénicilline pour la première fois: les bactéries présentes dans la boîte de Pétri sont mortes après avoir été contaminées par des moisissures produisant des antibiotiques.
Dans les grottes où la nourriture est rare, les organismes doivent être impitoyables s'ils veulent survivre. Des bactéries comme Paenibacillus peuvent avoir dû développer une résistance aux antibiotiques pour éviter la mort d'organismes concurrents.
Cela explique pourquoi les bactéries ne sont résistantes qu'aux antibiotiques naturels qui proviennent de bactéries et de champignons et représentent environ 99,9% de tous les antibiotiques que nous utilisons. Les bactéries n'ont jamais rencontré d'antibiotiques artificiels, elles n'y ont donc aucune résistance.
«Nos travaux et ceux d’autres montrent que la résistance aux antibiotiques n’a rien de nouveau», a déclaré la microbiologiste Hazel Barton de l’Université d’Akron, Ohio, qui a dirigé l’étude. «Nos organismes ont été isolés d'espèces de surface pendant 4 à 7 millions d'années, mais leur résilience est génétiquement identique à celle trouvée dans les espèces de surface. Cela signifie que ces gènes sont au moins aussi vieux et ne sont pas apparus parce que les gens ont commencé à utiliser un traitement antibiotique."
Bien que Paenibacillis ne soit pas nocif pour l'homme, il peut en théorie transmettre sa résistance aux antibiotiques à d'autres agents pathogènes. Mais comme il est isolé sous 400 mètres de roche, cela semble peu probable.
Néanmoins, la résistance naturelle aux antibiotiques aux antibiotiques est probablement si répandue que de nombreuses bactéries émergeant du pergélisol en fusion peuvent déjà la posséder. À l'appui de cela, dans une étude de 2011, des scientifiques ont extrait de l'ADN de bactéries trouvées dans le pergélisol vieux de 30000 ans dans la mer de Béring. Ils ont trouvé des gènes codant pour la résistance aux antibiotiques bêta-lactame, tétracycline et glycopeptidique.
Cela vaut-il la peine de s'inquiéter?
On pense que le risque d'apparition de microbes pathogènes à partir du pergélisol est intrinsèquement inconnaissable, il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter. Nous devons plutôt nous concentrer sur les menaces les plus explicites du changement climatique. Par exemple, à mesure que la terre se réchauffe, les pays du nord peuvent devenir plus vulnérables aux flambées de maladies «du sud» comme le paludisme, le choléra et la dengue, car leurs agents pathogènes se développent dans la chaleur.
Il existe également une opinion selon laquelle nous ne devrions pas ignorer les risques lorsque nous ne pouvons pas les quantifier.
«Il y a une chance non nulle que des microbes pathogènes puissent réapparaître et nous infecter», dit Claverie. «On ne sait pas encore si cela est probable, mais c'est probable. Peut-être que ces bactéries peuvent être guéries avec des antibiotiques, des bactéries résistantes, un virus. Si l'agent pathogène n'a pas été en contact avec l'homme pendant une longue période, le système immunitaire ne sera pas prêt. Il y a donc un danger."
ILYA KHEL
