Bacteria are the oldest living organisms on the earth. They've been here for billions of years, and what they are are single-celled microscopic organisms. So they're one cell and they have this special property that they only have one piece of DNA. So they have very few genes and genetic information to encode all of the traits that they carry out. And the way bacteria make a living is that they consume nutrients from the environment, they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle, and one cell becomes two, and so on and so on. They just grow and divide and grow and divide -- so a kind of boring life, except that what I would argue is that you have an amazing interaction with these critters.
Les bactéries sont les plus anciens organismes vivants sur terre. Elles sont ici depuis des milliards d'années, et elles sont des organismes microscopiques unicellulaires. De sorte qu'elles sont une seule cellule et elles ont cette propriété spéciale de n'avoir qu'un seul morceau d'ADN. Elles n'ont qu'un petit nombre de gènes, et peu d'informations génétiques pour encoder tous les traits qu'elles peuvent manifester. La façon dont les bactéries vivent leur vie, c'est qu'elles consomment des nutriments de leur environnement, elles croissent jusqu'au double de leur grandeur, puis se scindent en leur milieu, et une cellule devient deux, et ainsi de suite. Elles croisssent et se divisent, et croissent et se divisent - donc une vie monotone, sauf que j'avancerais l'argument que vous entretenez une surprenante relation avec ces bestioles.
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you. This man is supposed to represent a generic human being, and all of the circles in that man are all the cells that make up your body. There's about a trillion human cells that make each one of us who we are and able to do all the things that we do. But you have 10 trillion bacterial cells in you or on you at any moment in your life. So, 10 times more bacterial cells than human cells on a human being. And, of course, it's the DNA that counts, so here's all the A, T, Gs and Cs that make up your genetic code and give you all your charming characteristics. You have about 30,000 genes. Well, it turns out you have 100 times more bacterial genes playing a role in you or on you all of your life. So at the best, you're 10 percent human; more likely, about one percent human, depending on which of these metrics you like. I know you think of yourself as human beings, but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
Je sais que vous vous considérez comme des humains et voici comment je vous imagine. Cet homme est supposé représenter un être humain générique et tous les cercles dans cet homme sont les cellules qui forment votre corps. Il y a environ 1 000 milliards de cellules humaines qui font ce que nous sommes et toutes les choses que nous pouvons faire. Mais vous avez 10 000 milliards de cellules bactériennes en vous ou sur vous à tout instant de votre vie. Donc, 10 fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines sur un être humain. Et de plus, c'est l'ADN qui compte, donc voici tous les A, T, G et C qui composent votre code génétique et vous donnent toutes vos charmantes caractéristiques. Vous avez environ 30 000 gènes. Eh bien, il s'avère que vous avez 100 fois plus de gènes bactériens jouant un rôle en vous ou sur vous durant toute votre vie. Au mieux, vous êtes à 10% humain, mais plus probablement environ 1% humain, selon votre préférence entre ces deux mesures. Je sais que vous vous croyez des êtres humains, mais je pense à vous comme étant à 90% ou 99% bactériens.
(Laughter)
(Rires)
And these bacteria are not passive riders. These are incredibly important; they keep us alive. They cover us in an invisible body armor that keeps environmental insults out so that we stay healthy. They digest our food, they make our vitamins, they actually educate your immune system to keep bad microbes out. So they do all these amazing things that help us and are vital for keeping us alive, and they never get any press for that. But they get a lot of press because they do a lot of terrible things as well. So there's all kinds of bacteria on the earth that have no business being in you or on you at any time, and if they are, they make you incredibly sick.
Ces bactéries ne sont pas des passagers passifs, elles sont incroyablement importantes, elles nous maintiennent en vie. Elles nous protègent dans une armure corporelle invisible qui maintient les agressions environnementales à l'extérieur pour que nous demeurions en santé. Elles digèrent notre nourriture, elles fabriquent nos vitamines, elles réalisent en fait l'éducation de notre système immunitaire afin de garder les mauvais microbes à l'extérieur. Elles font donc toutes ces choses merveilleuses qui nous aident et sont vitales pour nous maintenir en vie. Elles n'ont jamais bonne presse pour cela mais elles ont beaucoup de mauvaise presse parce qu'elles font aussi beaucoup de choses terribles. Ainsi, il y a toutes sortes de bactéries sur la Terre qui n'ont pas à être en vous ou sur vous à aucun moment, et si elles le sont, elles vous rendent incroyablement malade.
And so the question for my lab is whether you want to think about all the good things that bacteria do or all the bad things that bacteria do. The question we had is: How could they do anything at all? I mean, they're incredibly small. You have to have a microscope to see one. They live this sort of boring life where they grow and divide, and they've always been considered to be these asocial, reclusive organisms. And so it seemed to us that they're just too small to have an impact on the environment if they simply act as individuals. So we wanted to think if there couldn't be a different way that bacteria live.
Ainsi, la question pour mon laboratoire, c'est selon que vous voulez penser à toutes les bonnes choses que les bactéries font ou à toutes les mauvaises choses qu'elles peuvent faire. La question que nous avions était comment peuvent-elles faire quoi que ce soit ? Je veux dire qu'elles sont incroyablement petites, vous devez utiliser un microscope pour en voir une. Elles vivent cette sorte de vie monotone où elles croissent et se divisent, et elles furent de tout temps considérées comme des organismes asociaux et reclus. De sorte qu'il nous semblait qu'elles étaient simplement trop petites pour avoir un impact sur l'environnement si elles agissaient simplement comme des individus. Et alors, nous avons voulu savoir s'il n'y avait pas une différente façon de vivre pour les bactéries.
And the clue to this came from another marine bacterium, and it's a bacterium called "Vibrio fischeri." What you're looking at on this slide is just a person from my lab holding a flask of a liquid culture of a bacterium, a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean, named Vibrio fischeri. And this bacterium has the special property that it makes light, so it makes bioluminescence, like fireflies make light. We're not doing anything to the cells here, we just took the picture by turning the lights off in the room, and this is what we see.
Lette idée nous vint d'une autre bactérie marine, et c'est une bactérie nommée Vibrio fischeri. Ce que vous voyez sur cette diapositive est simplement une personne de mon laboratoire qui tient un flacon d'une culture liquide de cette bactérie, une admirable bactérie inoffensive qui nous vient de l'océan, nommée Vibrio fischeri. Cette bactérie possède la propriété spéciale de faire de la lumière, elle crée donc de la bioluminescence, tout comme les lucioles font de la lumière. Nous ne faisons rien aux cellules ici. Nous avons simplement pris cette photo en éteignant les lumières dans la pièce, et voici ce que nous voyons.
And what's actually interesting to us was not that the bacteria made light but when the bacteria made light. What we noticed is when the bacteria were alone, so when they were in dilute suspension, they made no light. But when they grew to a certain cell number, all the bacteria turned on light simultaneously. So the question that we had is: How can bacteria, these primitive organisms, tell the difference from times when they're alone and times when they're in a community, and then all do something together? And what we figured out is that the way they do that is they talk to each other, and they talk with a chemical language.
Ce que nous trouvions intéressant n'était pas que les bactéries créaient de la lumière mais le moment où ces bactéries créaient de la lumière. Ce que nous avons remarqué, c'est que lorsque les bactérie étaient seules, comme lorsqu'elles étaient dans une suspension diluée, elles ne créaient pas de lumière. Mais lorsque leur nombre augmentait au delà d'un certain nombre de cellules toutes les bactéries allumaient leur lumière simultanément. La question que nous avions était comment ces bactéries, ces organismes primitifs, pouvaient-elles différencier entre les moments où elles étaient seules des moments où elles étaient dans une communauté, pour ensuite toutes agir simultanément. Ce qu'on a fini par comprendre, c'est que la façon dont elles procèdent, c'est qu'elles se parlent entre elles, et elles utilisent un langage chimique. Ceci représente ma cellule bactérienne.
So this is now supposed to be my bacterial cell. When it's alone, it doesn't make any light. But what it does do is to make and secrete small molecules that you can think of like hormones, and these are the red triangles. And when the bacteria are alone, the molecules just float away, and so, no light. But when the bacteria grow and double and they're all participating in making these molecules, the molecule, the extracellular amount of that molecule, increases in proportion to cell number. And when the molecule hits a certain amount that tells the bacteria how many neighbors there are, they recognize that molecule and all of the bacteria turn on light in synchrony. And so that's how bioluminescence works -- they're talking with these chemical words.
Lorsqu'elle est seule, elle ne crée pas de lumière. Mais ce qu'elle fait, c'est créer et secréter de petites molécules que vous pouvez imaginer comme des hormones, et ce sont les triangles rouges, et lorsque la bactérie est seule les molécules se dispersent en flottant et donc pas de lumière. Mais lorsque les bactéries croissent et se dédoublent et qu'elles participent toutes à créer ces molécules, la quantité extracellulaire de cette molécule s'accroît proportionnellement au nombre de cellules. Et lorsque la molécule atteint un certain nombre, cela informe les bactéries du nombre de voisines, elles reconnaissent cette molécule et toutes les bactéries allument leur lumière en synchronie. C'est ainsi que la bioluminescence fonctionne -- elles parlent avec ces mots chimiques.
The reason Vibrio fischeri is doing that comes from the biology -- again, another plug for the animals in the ocean. Vibrio fischeri lives in this squid. What you're looking at is the Hawaiian bobtail squid. It's been turned on its back, and what I hope you can see are these two glowing lobes. These house the Vibrio fischeri cells. They live in there, at high cell number. That molecule is there, and they're making light. And the reason the squid is willing to put up with these shenanigans is because it wants that light.
La raison pour laquelle le Vibrio fischeri agit ainsi vient de la biologie. Encore une fois, un autre battage publicitaire pour les animaux de l'océan, le Vibrio fischeri vit dans ce calmar. Ce que vous voyez ici est le calmar hawaïen Sepiolida (Hawaiian Bobtail Squid), et il a été retourné sur son dos, et j'espère que vous pouvez y voir ces deux lobes rougeoyants qui abritent les cellules de Vibrio fischeri, elles vivent là-dedans, et, lorsque leur nombre de cellules est élevé, cette molécule est présente et elles font de la lumière. La raison pour laquelle le calmar accepte ces plaisanteries, c'est parce qu'il veut cette lumière.
The way that this symbiosis works is that this little squid lives just off the coast of Hawaii, just in sort of shallow knee-deep water. And the squid is nocturnal, so during the day, it buries itself in the sand and sleeps. But then at night, it has to come out to hunt. So on bright nights when there's lots of starlight or moonlight, that light can penetrate the depth of the water the squid lives in, since it's just in those couple feet of water. What the squid has developed is a shutter that can open and close over the specialized light organ housing the bacteria. And then it has detectors on its back so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back. And it opens and closes the shutter so the amount of light coming out of the bottom, which is made by the bacterium, exactly matches how much light hits the squid's back, so the squid doesn't make a shadow. So it actually uses the light from the bacteria to counter-illuminate itself in an antipredation device, so predators can't see its shadow, calculate its trajectory and eat it. So this is like the stealth bomber of the ocean.
La façon dont cette symbiose fonctionne, c'est que ce petit calmar vit le long des côtes d'Hawaï à une profondeur où l'eau atteint les genoux. Ce calmar est nocturne, de sorte que durant le jour il s'enterre dans le sable et il dort, mais la nuit venue, il doit sortir pour chasser. Durant les nuits brillantes lorsqu'il y a beaucoup de lumière d'étoiles ou de la Lune, cette lumière peu pénétrer cette profondeur d'eau où vit le calmar, puisque c'est justement dans ce demi-mètre d'eau. Ce que le calmar a développé est un obturateur qui peut s'ouvrir et se fermer devant cet organe lumineux spécialisé abritant les bactéries Puis il a des détecteurs sur son dos à l'aide desquels il peut sentir la lumière d'étoiles ou de lune frappant son dos. Et il ouvre ou referme son obturateur pour que la quantité de lumière provenant de son derrière -- qui est créée par la bactérie -- s'ajuste exactement à la quantité de lumière frappant le dos du calmar, afin que le calmar ne fasse pas d'ombrage. Il utilise la lumière des bactéries pour se contre-illuminer par ce dispositif d'anti-prédation afin que les prédateurs ne puissent pas voir son ombrage, calculer sa trajectoire, et le dévorer. Ceci est comme le bombardier furtif de l'océan.
(Laughter)
(Rires)
But then if you think about it, this squid has this terrible problem, because it's got this dying, thick culture of bacteria, and it can't sustain that. And so what happens is, every morning when the sun comes up, the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand, and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm. And when the sun comes up, it pumps out, like, 95 percent of the bacteria. So now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone, so they're not making light. But, of course, the squid doesn't care, it's asleep in the sand. And as the day goes by, the bacteria double, they release the molecule, and then light comes on at night, exactly when the squid wants it.
Mais ensuite si vous y songez, le calmar se retrouve avec ce terrible problème parce qu'il se retrouve avec cette épaisse culture de bactéries mourantes et il ne peut soutenir cela. Et ce qui se passe est que chaque matin lorsque le soleil se lève le calmar retourne se coucher, il s'enterre dans le sable, et il a cette pompe rattachée à son rythme circadien, et lorsque le soleil se lève il expulse par sa pompe 95 pourcent des bactéries. À ce moment les bactéries sont diluées, et cette petite molécule hormone est disparue, donc elles ne créent pas de lumière -- mais bien sûr le calmar s'en fout. Il dort dans le sable. Et au fur que la journée progresse les bactéries se doublent, elles relâchent la molécule, et ensuite la lumière s'allume durant la nuit, exactement au moment où le calmar le veut.
So first, we figured out how this bacterium does this, but then we brought the tools of molecular biology to this to figure out, really, what's the mechanism. And what we found -- so this is now supposed to be my bacterial cell -- is that Vibrio fischeri has a protein. That's the red box -- it's an enzyme that makes that little hormone molecule, the red triangle. And then as the cells grow, they're all releasing that molecule into the environment, so there's lots of molecule there. And the bacteria also have a receptor on their cell surface that fits like a lock and key with that molecule. These are just like the receptors on the surfaces of your cells. So when the molecule increases to a certain amount, which says something about the number of cells, it locks down into that receptor and information comes into the cells that tells the cells to turn on this collective behavior of making light.
Au départ on s'est attaqué à comprendre comment la bactérie faisait cela, et nous avons utilisé les outils de la biologie moléculaire à cette fin pour finir par comprendre à fond le mécanisme. Et ce que nous avons découvert -- ceci est supposé être, encore, ma cellule bactérienne -- c'est que Vibrio fischeri a une protéine -- et c'est la boîte rouge -- c'est un enzyme qui produit cette petite molécule hormone -- le triangle rouge. Et lorsque les cellules se multiplient, elles relâchent tous cette molécule dans l'environnement, de sorte qu'il y a là plusieurs molécules. Et les bactéries ont aussi un récepteur à leur surface cellulaire qui s'imbrique comme une clée et serrure avec cette molécule. Ce sont des récepteurs très semblables à ceux à la surface de vos cellules. Lorsque la molécule augmente son nombre au delà d'un certain seuil -- ce qui informe sur le nombre de cellules -- la molécule s'imbrique dans ce récepteur et de l'information est transmise dans les cellules ce qui dit aux cellules de démarrer ce comportement collectif de créer de la lumière.
Why this is interesting is because in the past decade, we have found that this is not just some anomaly of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean -- all bacteria have systems like this. So now what we understand is that all bacteria can talk to each other. They make chemical words, they recognize those words, and they turn on group behaviors that are only successful when all of the cells participate in unison. So now we have a fancy name for this: we call it "quorum sensing." They vote with these chemical votes, the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
Ce qui rend ceci intéressant est que durant la dernière décennie nous avons découvert que ceci n'est pas une sorte d'anomalie limitée à cette bizarre bactérie capable de briller dans le noir et vivant dans l'océan -- toutes les bactéries possèdent des systèmes comme celui-ci. De sorte que nous comprenons maintenant que toutes les bactéries peuvent se parler entre elles. Elles fabriquent des mots chimiques, elles reconnaissent ces mots, et elles amorcent des comportements de groupe qui ne réussissent qu'à condition que toutes les cellules participent à l'unisson. Nous avons un nom savant pour ceci, nous l'appelons la Perception du Quorum. Elles votent avec ces votes chimiques, les votes sont comptés, et ensuite tout le monde réagit au résultat du vote.
What's important for today's talk is we know there are hundreds of behaviors that bacteria carry out in these collective fashions. But the one that's probably the most important to you is virulence. It's not like a couple bacteria get in you and start secreting some toxins -- you're enormous; that would have no effect on you, you're huge. But what they do, we now understand, is they get in you, they wait, they start growing, they count themselves with these little molecules, and they recognize when they have the right cell number that if all of the bacteria launch their virulence attack together, they're going to be successful at overcoming an enormous host. So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing. So that's how it works.
Ce qui est important pour la conférence d'aujourd'hui c'est que nous savons qu'il y a des centaines de comportements que les bactéries réalisent de cette manière collective. Mais celui qui vous est probablement le plus important est la virulence. Ce n'est pas comme si quelques bactéries entrent en vous et commençaient à secréter des toxines -- vous êtes énormes, cela n'aurait aucun effet sur vous. Vous êtes immenses. Ce qu'elles font, nous le comprenons maintenant, c'est qu'elles entrent en vous, elles attendent, elles commencent à croître, elles se comptent avec ces petites molécules, et elles reconnaissent le moment où elles atteignent le bon nombre de cellules et c'est alors que les bactéries lancent leur attaque toutes ensemble, elles auront alors du succès à surmonter leur énorme hôte. Les bactéries contrôlent toujours leur pathogenèse avec leur Perception du Quorum. C'est comme cela que çà fonctionne.
We also then went to look at what are these molecules. These were the red triangles on my slides before. This is the Vibrio fischeri molecule. This is the word that it talks with. And then we started to look at other bacteria, and these are just a smattering of the molecules that we've discovered. What I hope you can see is that the molecules are related. The left-hand part of the molecule is identical in every single species of bacteria. But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species. What that does is to confer exquisite species specificities to these languages. So each molecule fits into its partner receptor and no other. So these are private, secret conversations. These conversations are for intraspecies communication. Each bacteria uses a particular molecule that's its language that allows it to count its own siblings.
Nous avons ensuite été voir ce qu'étaient ces molécules -- ce sont les triangles rouges de mes images précédentes. Ceci est la molécule Vibrio fischeri. Ceci est le mot avec lequel elle parle. Nous avons donc observé d'autres bactéries, et voici quelques exemples de molécules que nous avons découvertes. Ce que j'espère que vous voyez c'est que ces molécules sont reliées. La partie gauche de la molécule est identique dans chaque espèce singulière de bactérie. Mais la partie droite de la molécule est un peu différente dans chaque espèce. Cela a pour effet de conférer d'exquises spécificités propres aux langages de chaque espèce. Chaque molécule s'insère dans son récepteur partenaire et aucun autre. Il s'agit donc de conversations privées, secrètes. Ces conversations servent à la communication intra-espèce. Chaque bactérie utilise une molécule particulière qui est son langage, qui lui permet de compter ses propres semblables.
Once we got that far, we thought we were starting to understand that bacteria have these social behaviors. But what we were really thinking about is that most of the time, bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures, with hundreds or thousands of other species of bacteria. And that's depicted on this slide. This is your skin. So this is just a picture -- a micrograph of your skin. Anywhere on your body, it looks pretty much like this. What I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there. And so we started to think, if this really is about communication in bacteria, and it's about counting your neighbors, it's not enough to be able to only talk within your species. There has to be a way to take a census of the rest of the bacteria in the population.
Rendu là, nous avons pensé que nous commencions à comprendre que les bactéries avaient ces comportements sociaux. Mais nous nous sommes mis à penser que la plupart du temps les bactéries ne vivent pas seules, elles vivent dans d'incroyables mélanges, avec des centaines ou des milliers d'autres espèces de bactéries. Et c'est ce que représente cette image. Ceci est votre peau. Donc ceci n'est qu'une image -- une micrographie de votre peau. À tout endroit de votre corps, çà ressemble pas mal à ceci, et ce que j'espère que vous voyez c'est qu'il y a toutes sortes de bactéries ici. Et nous avons pensé que s'il s'agissait vraiment de communication entre bactéries, et qu'il s'agit de compter vos voisins, ce n'est pas suffisant de pouvoir parler à l'intérieur de son espèce. Il doit y avoir moyen de faire un recensement de toutes les autres bactéries dans la population. Nous sommes donc retournés à la biologie moléculaire
So we went back to molecular biology and started studying different bacteria. And what we've found now is that, in fact, bacteria are multilingual. They all have a species-specific system, they have a molecule that says "me." But then running in parallel to that is a second system that we've discovered, that's generic. So they have a second enzyme that makes a second signal, and it has its own receptor, and this molecule is the trade language of bacteria. It's used by all different bacteria, and it's the language of interspecies communication. What happens is that bacteria are able to count how many of "me" and how many of "you." And they take that information inside, and they decide what tasks to carry out depending on who's in the minority and who's in the majority of any given population.
et nous avons commencé à étudier les différentes bactéries, et ce que nous avons maintenant découvert est que de fait, les bactéries sont multilingues. Elles ont toutes un système spécifique à leur espèce -- elles ont une molécule qui dit "moi." Mais ensuite, en parallèle, il y a un second système que nous avons découvert, et qui est générique. Ainsi, elles ont un second enzyme qui envoie un second signal et il a son propre récepteur, et cette molécule est le langage commercial des bactéries. C'est utilisé par toutes les différentes bactéries et c'est le langage de la communication inter-espèces. Ce qui se passe c'est que les bactéries sont capables de compter combien de MOI et combien de TOI. Elles intègrent cette information à l'intérieur, et elles décident quelles tâches accomplir selon qui est en minorité et qui est en majorité dans toute population donnée.
Then, again, we turned to chemistry, and we figured out what this generic molecule is -- that was the pink ovals on my last slide, this is it. It's a very small, five-carbon molecule. And what the important thing is that we learned is that every bacterium has exactly the same enzyme and makes exactly the same molecule. So they're all using this molecule for interspecies communication. This is the bacterial Esperanto.
Ensuite, nous nous sommes tournés encore vers la chimie, et nous sommes arrivés à comprendre quelle était cette molécule générique -- c'était ces ovales roses sur ma dernière diapo, c'est cela. Il s'agit d'une très petite molécule à cinq atomes de carbone. La partie importante de ce que nous avons appris c'est que chaque bactérie a exactement le même enzyme et produit exactement la même molécule. Donc elles utilisent toutes cette molécule pour la communication inter-espèces. Ceci est l'Esperanto bactérien.
(Laughter)
(Rires)
So once we got that far, we started to learn that bacteria can talk to each other with this chemical language. But we started to think that maybe there is something practical that we can do here as well. I've told you that bacteria have all these social behaviors, that they communicate with these molecules. Of course, I've also told you that one of the important things they do is to initiate pathogenicity using quorum sensing. So we thought: What if we made these bacteria so they can't talk or they can't hear? Couldn't these be new kinds of antibiotics?
Une fois rendus là, nous avons commencé à comprendre que les bactéries peuvent parler entre elles avec ce langage chimique. Et ce que nous avons pensé, c'est qu'il y avait peut-être quelquechose de pratique que nous pouvions faire aussi ici. J'ai mentionné que les bactéries avaient tous ces comportements sociaux, qu'elles communiquent avec ces molécules. Bien sûr, j'ai aussi mentionné qu'une des choses importantes qu'elles font c'est d'initier de la pathogénèse en utilisant leur Perception de Quorum. Nous avons pensé, et si nous pouvions rendre ces bactéries incapables de parler ou incapables d'entendre? N'aurions-nous pas ainsi de nouvelles variétés d'antibiotiques?
And of course, you've just heard and you already know that we're running out of antibiotics. Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now, and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria. They either pop the bacterial membrane, they make the bacterium so it can't replicate its DNA. We kill bacteria with traditional antibiotics, and that selects for resistant mutants. And so now, of course, we have this global problem in infectious diseases. So we thought, what if we could sort of do behavior modifications, just make these bacteria so they can't talk, they can't count, and they don't know to launch virulence?
Bien sûr, vous venez d'entendre et vous savez déjà que nous manquons d'antibiotiques. Les bactérties sont présentement résistantes à plusieurs de nos drogues, et c'est à cause de tous les antibiotqiues que nous utilisons pour tuer les bactéries. Ils agissent en crevant la membrane bactérienne, ils agissent de façon à empêcher les bactéries de répliquer son ADN. Nous tuons les bactéries avec des antibiotiques traditionnels et cela sélectionne les mutantes résistantes. Et ainsi, bien sûr, nous avons maintenant ce problème mondial de maladies infectieuses. Nous avons pensé, et bien, si nous pouvions faire une sorte de modification de comportement, simplement rendre ces bactéries incapables de parler, incapables de compter, et ainsi elles ne sauraient pas comment déclencher leur virulence.
So that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies. The first one is, we've targeted the intraspecies communication system. So we made molecules that look kind of like the real molecules, which you saw, but they're a little bit different. And so they lock into those receptors, and they jam recognition of the real thing. So by targeting the red system, what we are able to do is make species-specific, or disease-specific, anti-quorum-sensing molecules. We've also done the same thing with the pink system. We've taken that universal molecule and turned it around a little bit so that we've made antagonists of the interspecies communication system. The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics that work against all bacteria.
Et c'est exactement ce que nous avons fait, et nous avons adopté deux stratégies. La première fut de cibler le système de communication intra-espèce. Nous avons donc fabriqué des molécules qui ressemblent aux vraies molécules -- que vous avez vues -- mais elles sont un peu différentes. Et ainsi, elles s'insèrent dans ces récepteurs, et elles brouillent la reconnaissance des vraies molécules. En ciblant le système rouge, ce que nous savons faire est comment fabriquer des molécules incapables de sentir le quorum d'une bactérie ou maladie spécifiques. Nous avons aussi fait la même chose avec le système rose. Nous avons pris cette molécule universelle et l'avons tournée un peu créant ainsi des antagonistes au système de communication inter-espèces. Notre espoir c'est d'utiliser ces molécules comme antibiotiques à large spectre qui travailleraient contre toutes les bactéries.
And so to finish, I'll show you the strategy. In this one, I'm just using the interspecies molecule, but the logic is exactly the same. So what you know is that when that bacterium gets into the animal -- in this case, a mouse -- it doesn't initiate virulence right away. It gets in, it starts growing, it starts secreting its quorum-sensing molecules. It recognizes when it has enough bacteria that now they're going to launch their attack, and the animal dies. And so what we've been able to do is to give these virulent infections, but we give them in conjunction with our anti-quorum-sensing molecules. So these are molecules that look kind of like the real thing, but they're a little different, which I've depicted on this slide. What we now know is that if we treat the animal with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium -- in the same time we give our anti-quorum-sensing molecule, in fact, the animal lives.
Pour terminer je vais seulement vous illustrer la stratégie. Dans celle-ci, je n'utilise que la molécule inter-espèces, mais la logique est exactement la même. Vous savez déjà que lorsque cette bactérie entre dans l'animal, dans ce cas, une souris, elle n'amorce pas la virulence immédiatement. Elle entre, elle commence à se multiplier, elle commence à secréter ses molécules de Perception de Quorum. Elle sait reconnaître à quel moment il y a suffisamment de bactéries pour alors déclencher leur attaque, et l'animal meurt. Ce que nous avons pu faire est de donner ces virulentes infections, mais nous donnons conjointement nos molécules anti-quorum -- qui sont des molécules qui ressemblent un peu aux vraies, mais elles sont un peu différentes ce que j'illustre sur cette diapo. Ce que nous savons maintenant est que si nous traitons l'animal avec une bactérie pathogène -- une bactérie pathogène résistante à plusieurs drogues -- en même temps que nous administrons nos molécules anti-quorum, en fait, l'animal demeure en vie.
And so we think that this is the next generation of antibiotics, and it's going to get us around, at least initially, this big problem of resistance. What I hope you think is that bacteria can talk to each other, they use chemicals as their words, they have an incredibly complicated chemical lexicon that we're just now starting to learn about. Of course, what that allows bacteria to do is to be multicellular. So in the spirit of TED, they're doing things together because it makes a difference. What happens is that bacteria have these collective behaviors, and they can carry out tasks that they could never accomplish if they simply acted as individuals.
Nous croyons qu'il s'agit de la prochaine génération d'antibiotiques et çà va nous permettre de contourner, du moins initialement, ce grand problème de résistance. Ce que j'espère que vous retiendrez, c'est que les bactéries peuvent se parler entre elles, qu'elles utilisent des produits chimiques comme mots, qu'elles possèdent un lexique chimique incroyablement complexe, au sujet duquel nous commençons à peine apprendre. Bien sûr, ce que tout cela permet aux bactéries c'est d'être multicellulaires. Donc dans l'esprit de TED, elles font des choses ensemble parce que çà fait une différence. Ce qui se passe c'est que les bactéries ont ces comportements collectifs, et elles peuvent ainsi accomplir des tâches qu'elles ne pourraient jamais accomplir si elles agissaient comme de simples individus.
What I would hope that I could further argue to you is that this is the invention of multicellularity. Bacteria have been on the earth for billions of years; humans, couple hundred thousand. So we think bacteria made the rules for how multicellular organization works. And we think by studying bacteria, we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body. So we know that the principles and the rules, if we can figure them out in these sort of primitive organisms, the hope is that they will be applied to other human diseases and human behaviors as well. I hope that what you've learned is that bacteria can distinguish self from other. So by using these two molecules, they can say "me" and they can say "you." And again, of course, that's what we do, both in a molecular way, and also in an outward way, but I think about the molecular stuff.
Ce que je veux surtout vous présenter comme argument c'est que tout ceci est l'invention des formes de vie multicellulaire. Les bactéries ont occupé la Terre depuis des milliards d'années. Nous humains -- depuis quelques centaines de milliers d'années. Nous pensons que les bactéries ont écrit les règles de fonctionnement de l'organisation multicellulaire. Nous croyons qu'en étudiant les bactéries, nous allons parvenir à comprendre le fonctionnement multicellulaire du corps humain. Nous savons que les principes et les règles, si nous pouvons les comprendre chez ces organismes primitifs, l'espoir c'est de pouvoir les appliquer à d'autres maladies humaines ainsi qu'aux comportements humains. Je souhaite que ce que vous avez appris c'est que les bactéries peuvent distinguer leur moi des autres. En utilisant ces deux molécules elles peuvent dire "moi" et elles peuvent dire "vous". À nouveau, bien sûr, c'est ce que nous faisons, à la fois d'une manière moléculaire, et aussi de manière extérieure, mais moi je pense à l'aspect moléculaire.
This is exactly what happens in your body. It's not like your heart cells and kidney cells get all mixed up every day, and that's because there's all of this chemistry going on, these molecules that say who each of these groups of cells is and what their tasks should be. So again, we think bacteria invented that, and you've just evolved a few more bells and whistles, but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
Ceci est exactement ce qui se passe dans votre corps. Ce n'est pas comme si vos cellules du coeur et celles de vos reins se mêlaient à tout moment, et c'est parce qu'il y a toute cette chimie qui agit, ces molécules capables de distinguer qui appartient à chaque groupe de cellules, et quelles doivent être leurs tâches respectives. Encore une fois, nous croyons que ce sont les bactéries qui ont inventé cela, et que vous n'avez que simplement élaboré quelques raffinements supplémentaires, mais que toutes les idées sont présentes dans ces systèmes simples que nous pouvons étudier.
And the final thing is, just to reiterate that there's this practical part, and so we've made these anti-quorum-sensing molecules that are being developed as new kinds of therapeutics. But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria that live on the earth, we've also made pro-quorum-sensing molecules. So we've targeted those systems to make the molecules work better. So remember, you have these 10 times or more bacterial cells in you or on you, keeping you healthy. What we're also trying to do is to beef up the conversation of the bacteria that live as mutualists with you, in the hopes of making you more healthy, making those conversations better, so bacteria can do things that we want them to do better than they would be on their own.
Et finalement, pour réitérer qu'il y a aussi cet aspect pratique, qui nous a permis de fabriquer ces molécules anti-quorum qui sont en train d'être exploitées comme nouvelles sortes de thérapeutiques. Mais enfin, pour terminer sur une note positive sur toutes les bonnes et miraculeuses bactéries qui vivent sur la Terre, nous avons aussi fabriqué des molécules favorisant la perception de Quorum. Nous avons donc ciblé ces systèmes afin d'améliorer le fonctionnement de ces molécules. Rappelez-vous que vous avez ces 10 fois plus de cellules bactériennes en vous ou sur vous, qui vous gardent en santé. Ce que nous essayons de faire c'est d'augmenter la conversation de ces bactéries vivant en symbiose avec vous, dans l'espoir de vous rendre plus en santé, améliorant la qualité de ces conversations, de façon à amener ces bactéries à faire les choses que l'on veut qu'elles fassent mieux que ce qu'elles feraient d'elles-mêmes.
Finally, I wanted to show you -- this is my gang at Princeton, New Jersey. Everything I told you about was discovered by someone in that picture. And I hope when you learn things, like about how the natural world works -- I just want to say that whenever you read something in the newspaper or you hear some talk about something ridiculous in the natural world, it was done by a child. So science is done by that demographic. All of those people are between 20 and 30 years old, and they are the engine that drives scientific discovery in this country. And it's a really lucky demographic to work with.
Finalement, je veux vous montrer ceci, c'est ma gang à Princeton, au New Jersey. Toutes les choses que je vous ai racontées furent découvertes par quelqu'un sur cette photo. J'espère que lorsque vous apprenez des choses, comme comment le monde naturel fonctionne -- je veux dire lorsque vous lisez quelque chose dans le journal ou lorsque vous entendez parler d'une chose ridicule du monde naturel ce fut fait par un enfant. La science s'accomplit par cette tranche démographique. Tous ces gens ont entre 20 et 30 ans d'âge, et ils sont le moteur qui mène la découverte scientifique dans ce pays. Et c'est une vraie chance de travailler avec cette tranche d'âge.
(Applause)
Je n'arrête pas de vieillir et ils ont toujours le même âge,
I keep getting older and older, and they're always the same age. And it's just a crazy, delightful job. And I want to thank you for inviting me here, it's a big treat for me to get to come to this conference.
et c'est juste un travail follement charmant. Je veux vous remercier de m'avoir invitée ici. C'est une grande joie pour moi de pouvoir venir à cette conférence. (Applaudissements)
(Applause)
Thanks.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)