Expérience de Fleming (culture de Penicillium sur souche bactérienne)

Dans les années 1920, le Dr Alexander Fleming, médecin et chercheur écossais, s’est intéressé aux substances capables de combattre les bactéries pathogènes. A l’époque, le traitement des infections bactériennes internes était complexe, les antiseptiques et sulfamides de l’époque étant souvent inadaptés suite à leur toxicité importante. Pour ses études, Fleming cultivait de nombreuses variétés de bactéries dans des boites de Pétri. Ces boites en verre, circulaires et plates, faciles à stériliser, étaient bien adaptées l’observation visuelle des cultures. Elles renfermaient un milieu gélosé favorable au développement des bactéries, dont la composition pouvait être modifiée simplement en fonction des besoins du chercheur.

La technique de culture, toujours actuelle, consiste à étaler au mieux une goutte de liquide contenant les bactéries à étudier sur toute la surface de la gélose, de façon à répartir les germes de manière homogène.

Les boites ainsi ensemencées sont alors mises à l'étuve (température voisine de 37 °C) pendant 24 à 72h. Dans ces conditions de température, chaque bactérie présente sur le milieu nutritif se multiplie rapidement, engendrant en quelques dizaines d’heures un amas de plusieurs millions de cellules issu de ses divisions successives. Chaque clone de bactéries ainsi formé finit par devenir visible à l’oeil nu à la surface de la gélose, sous la forme d’une petite tache claire, plus ou moins en relief. Quand le nombre de bactéries ensemencées est important, un tapis assez uniforme de colonies bactériennes se développe à la surface du milieu de culture. Le chercheur se sert de ces milieux de culture pour y faire des prélèvements (il existe d'autres techniques de culture), mais surtout pour tester certaines caractéristiques des bactéries.

En 1928, Fleming, qui rentrait de vacances, découvre une boite de culture de staphylocoques, contaminée par une moisissure bleuâtre. Ce cas, assez courant en microbiologie, aboutit généralement à l'élimination de la culture. Autour de la moisissure, Fleming observe une zone circulaire dépourvue de colonies bactériennes (voir la photo proposée). Au lieu de rejeter cette culture, le chercheur a cherché à comprendre la cause de l'absence de bactéries à proximité du champignon.

Note : l’air qui nous entoure, intérieur comme extérieur, véhicule naturellement des spores de moisissures qui se déposent un peu partout au gré des courants d’air. Lors de l’ensemencement d’une boite de Pétri, il peut arriver qu’une ou plusieurs spores, bactérienne ou fongique, pénètre à l’intérieur et contamine la culture.

Fleming émit ainsi l'hypothèse que l'absence de développement des bactéries, à proximité de la moisissure, pouvait s’expliquer par la présence, dans le milieu de culture, d'une substance antibactérienne émise par la moisissure. Celle-ci aurait diffusé dans la gélose, et inhibé localement la prolifération des bactéries.

Les expériences ultérieures de Fleming confirmèrent cette hypothèse. La substance émise par le champignon, identifié comme étant un Penicillium, fut isolée puis purifiée, et testée seule vis-à-vis de nombreuses souches de bactéries : son action antibactérienne se révéla identique à celle de la moisissure elle-même. L’hypothèse de Fleming fut ainsi confirmée. Il donna le nom de pénicilline à cette substance.

Premier antibiotique a être réellement identifié et produit industriellement, la pénicilline fut employée une dizaine d'années plus tard pour traiter les infections bactériennes consécutives aux blessures lors de la 2ème guerre mondiale.

Fleming reçu en 1945, conjointement avec 2 autres chercheurs qui avaient prolongé ses travaux, Florey et Cain, le prix Nobel de médecine pour cette découverte. Il fut également anobli par en Juillet 1944 par le roi Georges VI.