You don't know them. You don't see them. But they're always around, whispering, making secret plans, building armies with millions of soldiers. And when they decide to attack, they all attack at the same time. I'm talking about bacteria.
Vous ne les connaissez pas. Vous ne les voyez pas. Mais elles sont toujours là, chuchotant fomentant des plans secrets, formant des armées de millions de soldats. Et quand elles décident d’attaquer, elles attaquent toutes en même temps. Je parle des bactéries.
(Laughter)
(Rires)
Who did you think I was talking about?
De qui croyez-vous que je parlais ?
Bacteria live in communities just like humans. They have families, they talk, and they plan their activities. And just like humans, they trick, deceive, and some might even cheat on each other. What if I tell you that we can listen to bacterial conversations and translate their confidential information into human language? And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives? I hold a PhD in nanophysics, and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool that can spy on bacterial communities and give us recordings of what bacteria are up to.
Les bactéries vivent en communauté comme les humains. Elles ont de la famille, elles se parlent, et elles planifient leurs activités. Et comme les humains, elles trompent, dupent, et certaines se trompent même entre elles. Et si je vous disais que nous pouvons écouter les conversations des bactéries et les traduire en langage humain ? Et si je vous disais que ces traductions pourraient sauver des vies ? J’ai un doctorat en nanophysique, et j’ai utilisé la nanotechnologie pour développer un traducteur en temps réel qui peut espionner les communautés bactériennes et enregistrer ce que les bactéries font.
Bacteria live everywhere. They're in the soil, on our furniture and inside our bodies. In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial. Some bacteria are good for us; they help us digest food or produce antibiotics. And some bacteria are bad for us; they cause diseases and death. To coordinate all the functions bacteria have, they have to be able to organize, and they do that just like us humans -- by communicating. But instead of using words, they use signaling molecules to communicate with each other. When bacteria are few, the signaling molecules just flow away, like the screams of a man alone in the desert. But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate, and the bacteria start sensing that they're not alone. They listen to each other. In this way, they keep track of how many they are and when they're many enough to initiate a new action. And when the signaling molecules have reached a certain threshold, all the bacteria sense at once that they need to act with the same action.
Les bactéries sont partout. Elles sont dans le sol, sur nos meubles et dans notre corps. En fait, 90 % des cellules vivantes dans cette pièce sont des bactéries. Il y a des bactéries utiles ; elles nous aident à digérer ou produisent des antibiotiques. Et il y a des bactéries nuisibles ; elles provoquent des maladies et la mort. Pour remplir toutes leurs fonctions, elles doivent être capables de s'organiser, et elles le font comme les humains : en communiquant. Mais au lieu des mots, elles utilisent des signaux moléculaires. Quand elles sont peu, les molécules de signalisation s’écoulent tout simplement, comme les cris d'un homme seul dans le désert. Mais quand il y a beaucoup de bactéries, les molécules s'accumulent, et les bactéries sentent qu'elles ne sont pas seules. Elles s’écoutent mutuellement. De cette façon, elles peuvent savoir combien elles sont et lorsqu’elles sont assez nombreuses pour lancer une nouvelle action. Et lorsque les molécules de signalisation atteignent un certain seuil, toutes les bactéries sentent au même moment qu’elles doivent agir de la même manière.
So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction, a production of a molecule and the response to it. In my research, I focused on spying on bacterial communities inside the human body. How does it work? We have a sample from a patient. It could be a blood or spit sample. We shoot electrons into the sample, the electrons will interact with any communication molecules present, and this interaction will give us information on the identity of the bacteria, the type of communication and how much the bacteria are talking.
Une conversation bactériologique consiste en une initiative et une réaction : la production d’une molécule et la réponse qu’elle provoque. Dans mes recherches, je mets l’accent sur les communautés bactériennes dans le corps humain. Comment ça marche ? Nous avons un échantillon d’un patient. Soit du sang ou de la salive. Nous injectons des électrons dans l’échantillon, les électrons interagissent avec les molécules présentes, et cette interaction nous donne des informations sur l’identité de la bactérie, le type de communication et le nombre d’infos qu’elles partagent
But what is it like when bacteria communicate? Before I developed the translation tool, my first assumption was that bacteria would have a primitive language, like infants that haven't developed words and sentences yet. When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad. Simple as that. But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be. A molecule is not just a molecule. It can mean different things depending on the context, just like the crying of babies can mean different things: sometimes the baby is hungry, sometimes it's wet, sometimes it's hurt or afraid. Parents know how to decode those cries. And to be a real translation tool, it had to be able to decode the signaling molecules and translate them depending on the context. And who knows? Maybe Google Translate will adopt this soon.
Mais à quoi ressemble cette communication ? Avant que je ne développe cet outil de traduction, ma première hypothèse était que les bactéries avaient un langage primitif, comme les bébés qui n’utilisent pas de mots ni de phrases. Ils rient, ils sont heureux ; ils pleurent, ils sont tristes. C’est simple. Mais les bactéries se sont révélées être tout le contraire. Une molécule n’est pas juste une molécule. Elle peut signifier différentes choses selon le contexte, tout comme un bébé pleure pour plusieurs raisons : parfois, le bébé a faim, parfois, il a fait pipi, parfois, il a mal ou il a peur. Les parents savent décoder ces pleurs. Et pour être un vrai traducteur, il doit être capable de décoder ces molécules de signalisation et les traduire selon le contexte. Et qui sait ? Google Traduction l’adoptera peut-être.
(Laughter)
(Rires)
Let me give you an example. I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand if you're not trained, but try to take a look.
Prenons un exemple. J’ai amené des données bactériennes un peu difficiles à comprendre pour les novices, mais essayez quand même.
(Laughter)
(Rires)
Here's a happy bacterial family that has infected a patient. Let's call them the Montague family. They share resources, they reproduce, and they grow. One day, they get a new neighbor, bacterial family Capulet.
Voici une famille heureuse de bactéries qui a infecté un patient. Appelons-les les Montaigu. Elles partagent des ressources, elles se reproduisent et grandissent. Un jour, un nouveau voisin arrive, la famille Capulet.
(Laughter)
(Rires)
Everything is fine, as long as they're working together. But then something unplanned happens. Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.
Tout va bien, du moment qu’elles travaillent ensemble. Mais un imprévu arrive. Roméo Montaigu a une relation avec Juliette Capulet.
(Laughter)
(Rires)
And yes, they share genetic material.
Eh oui, elles partagent du matériel génétique.
(Laughter)
(Rires)
Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues that have the ambition to be the only family in the patient they have infected, and sharing genes contributes to the Capulets developing resistance to antibiotics. So the Montagues start talking internally to get rid of this other family by releasing this molecule.
Ce transfert peut être dangereux pour les Montaigu qui ont l’ambition d’être la seule famille dans le patient qu’ils ont infecté. Le partage de gènes a permis aux Capulet d’être résistants aux antibiotiques. Alors les Montaigu commencent à discuter pour se débarrasser de l’autre famille en libérant cette molécule.
(Laughter)
(Rires)
And with subtitles:
Et avec des sous-titres :
[Let us coordinate an attack.]
[Planifions une attaque.]
(Laughter)
(Rires)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Planifions une attaque. Tout le monde répond comme un seul homme en libérant un poison qui va tuer l’autre famille.
[Eliminate!]
[Éliminez !]
(Laughter)
(Rires)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Les Capulet contre-attaquent.
[Counterattack!]
[Contre-attaque !]
And they have a battle.
Et ils se battent.
This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles, where they try to kill each other by literally stabbing and rupturing each other. Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.
Voici une vidéo d’un vrai duel bactérien avec des organites en forme d’épées, où ils essaient de se tuer en se poignardant et en se déchiquetant littéralement. La famille qui gagne cette bataille devient la bactérie dominante.
So what I can do is to detect bacterial conversations that lead to different collective behaviors like the fight you just saw. And what I did was to spy on bacterial communities inside the human body in patients at a hospital. I followed 62 patients in an experiment, where I tested the patient samples for one particular infection, without knowing the results of the traditional diagnostic test.
Je peux alors détecter les conversations bactériennes qui mènent à ces comportements collectifs comme le combat. J’ai espionné les communautés bactériennes à l’intérieur du corps de patients à un hôpital. J’ai suivi 62 patients dans une expérience, où j’ai testé les échantillons des patients pour une infection particulière, sans connaitre les résultats du test diagnostique traditionnel.
Now, in bacterial diagnostics, a sample is smeared out on a plate, and if the bacteria grow within five days, the patient is diagnosed as infected. When I finished the study and I compared the tool results to the traditional diagnostic test and the validation test, I was shocked. It was far more astonishing than I had ever anticipated.
Pour les diagnostics bactériens, un échantillon est étalé sur une plaque, et si la bactérie se développe dans les cinq jours, on considère que le patient est infecté. Quand j’ai fini l’étude et comparé les résultats de l’outil avec ceux des diagnostics traditionnels et des tests de validation, j’étais choquée. C’était beaucoup plus surprenant que je ne l’avais anticipé.
But before I tell you what the tool revealed, I would like to tell you about a specific patient I followed, a young girl. She had cystic fibrosis, a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections. This girl wasn't a part of the clinical trial. I followed her because I knew from her medical record that she had never had an infection before. Once a month, this girl went to the hospital to cough up a sputum sample that she spit in a cup. This sample was transferred for bacterial analysis at the central laboratory so the doctors could act quickly if they discovered an infection. And it allowed me to test my device on her samples as well.
Avant de vous dire ce que l’outil a révélé, j’aimerais vous parler d’un patient que j’ai suivi - une jeune fille. Elle avait la mucoviscidose, une maladie génétique qui rendait ses poumons plus vulnérables aux infections. Elle ne faisait pas partie de l’essai clinique. Je l’ai suivie parce que je savais, par son dossier médical, qu’elle n’avait jamais eu une infection avant. Chaque mois, elle s’est rendue à l’hôpital pour fournir un échantillon de crachat. Cet échantillon était transféré pour la recherche de bactéries au laboratoire central afin que les médecins puissent agir rapidement en cas d’infection. Cela m’a permis de tester mon appareil sur ses échantillons.
The first two months I measured on her samples, there was nothing. But the third month, I discovered some bacterial chatter in her sample. The bacteria were coordinating to damage her lung tissue. But the traditional diagnostics showed no bacteria at all. I measured again the next month, and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive. Still, the traditional diagnostics showed nothing. My study ended, but a half a year later, I followed up on her status to see if the bacteria only I knew about had disappeared without medical intervention. They hadn't. But the girl was now diagnosed with a severe infection of deadly bacteria. It was the very same bacteria my tool discovered earlier. And despite aggressive antibiotic treatment, it was impossible to eradicate the infection. Doctors deemed that she would not survive her 20s.
Les deux premiers crachats étaient négatifs. Mais dans le troisième, il y avait des ragots bactériens. Les bactéries voulaient endommager son parenchyme pulmonaire. Mais les diagnostics traditionnels n’ont montré aucune bactérie. J’ai mesuré à nouveau le mois suivant, et les conversations bactériennes étaient encore plus intenses. Les diagnostics traditionnels ne montraient toujours rien. Six mois après la fin de l’étude, je me suis renseignée pour voir si les bactéries avaient disparu sans aucune intervention médicale. Ce n’était pas le cas. Mais on a diagnostique à la fille d’une infection bactérienne mortelle. C’était les mêmes bactéries que mon outil avait découvertes plus tôt. Et malgré un traitement antibiotique bien conduit, il était impossible d’éradiquer l’infection. Les médecins ont estimé qu’elle ne passerait pas la vingtaine.
When I measured on this girl's samples, my tool was still in the initial stage. I didn't even know if my method worked at all, therefore I had an agreement with the doctors not to tell them what my tool revealed in order not to compromise their treatment. So when I saw these results that weren't even validated, I didn't dare to tell because treating a patient without an actual infection also has negative consequences for the patient. But now we know better, and there are many young boys and girls that still can be saved because, unfortunately, this scenario happens very often. Patients get infected, the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test, and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms. And at that point, it's already too late.
Lors de l’étude de ses échantillons, mon outil en était encore à ses débuts. Je ne savais même pas si ma méthode fonctionnait, j’avais donc un accord avec les médecins de ne pas communiquer mes résultats pour ne pas compromettre leur traitement. Quand j’ai vu ces résultats qui n’étaient même pas valides, je n’ai pas osé en parler car, traiter un patient sans une infection déclarée a également des conséquences négatives pour le patient Aujourd'hui, nous en savons plus et il y a de nombreux jeunes garçons et filles qui peuvent être sauvés parce que, malheureusement, ce scénario arrive très souvent. Les patients sont infectés, les bactéries n’apparaissent pas au test traditionnel de diagnostic, et d’un coup, l’infection se déclare chez le patient avec de graves symptômes. Et à ce moment-là, il est déjà trop tard.
The surprising result of the 62 patients I followed was that my device caught bacterial conversations in more than half of the patient samples that were diagnosed as negative by traditional methods. In other words, more than half of these patients went home thinking they were free from infection, although they actually carried dangerous bacteria. Inside these wrongly diagnosed patients, bacteria were coordinating a synchronized attack. They were whispering to each other. What I call "whispering bacteria" are bacteria that traditional methods cannot diagnose. So far, it's only the translation tool that can catch those whispers. I believe that the time frame in which bacteria are still whispering is a window of opportunity for targeted treatment. If the girl had been treated during this window of opportunity, it might have been possible to kill the bacteria in their initial stage, before the infection got out of hand.
Le résultat surprenant obtenu du suivi des 62 patients était que mon outil repérait des conversations bactériennes dans plus de la moitié des échantillons provenant de patients avec un diagnostic traditionnel négatif. En d’autres termes, plus de la moitié de ces patients sont repartis pensant être sains, alors qu’ils étaient porteurs de bactéries dangereuses. À l’intérieur de ces patients faux négatifs, des bactéries coordonnaient une attaque. Elles se parlaient en chuchotant. Les « bactéries chuchoteuses » sont des bactéries non détectées par les méthodes habituelles. Seul l’outil peut détecter ces chuchotements. Je crois que le temps pendant lequel les bactéries chuchotent est un moment opportun pour un traitement ciblé. Si la fille avait été traitée durant cet intervalle de temps, il aurait été possible d’éliminer les bactéries précocement, avant la propagation de l’infection.
What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can to push this technology into the hospital. Together with doctors, I'm already working on implementing this tool in clinics to diagnose early infections.
Mon expérience avec cette adolescente m’a poussée à faire tout ce que je peux pour introduire cet outil dans les hôpitaux. Avec les médecins, je travaille déjà pour introduire cet outil dans les cliniques pour diagnostiquer tôt les infections.
Although it's still not known how doctors should treat patients during the whispering phase, this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk. It could help them confirm if a treatment had worked or not, and it could help answer simple questions: Is the patient infected? And what are the bacteria up to?
Bien qu’on ne sache pas encore comment les patients vont être traités durant la phase de chuchotement, cet outil peut aider à surveiller les patients à risque. Il pourrait aider à vérifier si un traitement était efficace ou pas, et à répondre à de simples questions : le patient est-il infecté ? Que mijotent les bactéries ?
Bacteria talk, they make secret plans, and they send confidential information to each other. But not only can we catch them whispering, we can all learn their secret language and become ourselves bacterial whisperers. And, as bacteria would say, "3-oxo-C12-aniline."
Les bactéries se parlent, elles fomentent des plans et s'envoient des informations secrètes les unes aux autres. Outre la détection de leur chuchotement, nous pouvons apprendre leur langage secret et devenir nous-mêmes des chuchoteurs bactériens. Comme diraient les bactéries : « 3-oxo-C12-aniline. »
(Laughter)
(Rires)
(Applause)
(Applaudissements)
Thank you.
Merci.