Prévalence des espèces de Bacillus dans le patrimoine culturel lytique de l’église rupestre Santa Lucia alle Malve

Un monde caché à l’intérieur d’une ancienne église de pierre

Les visiteurs de l’église creusée dans la roche Santa Lucia alle Malve à Matera, dans le sud de l’Italie, sont généralement attirés par ses fresques séculaires et son architecture dramatique en forme de grotte. Pourtant, juste sous la peinture qui s’écaille et le calcaire altéré se cache un monde grouillant et invisible de bactéries. Cette étude ouvre une fenêtre sur cette vie cachée, montrant comment une poignée de microbes résistants façonnent silencieusement le sort de ce monument classé par l’UNESCO — parfois en menaçant sa surface, parfois en contribuant potentiellement à sa protection.

Une ville de pierre taillée dans une falaise

Santa Lucia alle Malve fait partie du célèbre paysage rupestre de Matera, où maisons et églises ont été creusées directement dans des falaises de calcaire tendre. Les murs intérieurs de l’église sont décorés de peintures fragiles mais striés aussi de décolorations, de mousse, d’algues et d’autres signes de dégradation. Parce que le bâtiment est entièrement taillé dans la roche, avec peu de lumière directe et une humidité persistante qui s’infiltre à travers la pierre, il offre un refuge stable, frais et humide pour les microorganismes. Jusqu’à présent, personne n’avait cartographié en détail quelles bactéries vivent réellement sur ces surfaces internes en pierre, alors que comprendre ces communautés est essentiel pour préserver les œuvres qu’elles recouvrent et parfois érodent.

Lire l’empreinte microbienne

Les chercheurs ont abordé le problème selon deux axes. D’abord, ils ont prélevé de minuscules grattages et écouvillons en quatre points des murs intérieurs de l’église et utilisé des méthodes basées sur l’ADN pour lire les « codes-barres » bactériens présents dans chaque échantillon. Cette enquête métagénomique a montré une domination écrasante d’un groupe bactérien : les Bacillota, et en particulier le genre Bacillus. Plus de 99 % des lectures génétiques appartenaient à ce groupe, avec seulement une poignée d’autres bactéries détectées. Ensuite, l’équipe a cultivé des bactéries vivantes à partir des échantillons en laboratoire et a examiné leurs formes, leurs comportements et leurs séquences génétiques. Sept souches représentatives ont été isolées et étudiées en profondeur, révélant que presque toutes étaient des parentes proches au sein de deux groupes : le groupe Bacillus cereus et le groupe Bacillus licheniformis.

Mêmes gènes, personnalités différentes

À première vue, ces souches de Bacillus vivant sur les murs semblent très similaires sur le plan génétique ; plusieurs partagent des séquences presque identiques dans un gène marqueur standard utilisé pour l’identification. À y regarder de plus près, toutefois, chaque souche se comporte un peu différemment. Les scientifiques ont testé leurs modes de déplacement, les sources de nourriture qu’elles utilisent, les enzymes qu’elles produisent et leur capacité à former des spores dures et dormantes. Malgré leur ADN quasi identique, les souches ont montré des « personnalités » distinctes dans ces essais. Cela suggère que la surface rocheuse abrite une communauté étroite en diversité génétique mais riche en diversité fonctionnelle, capable d’effectuer de nombreuses réactions chimiques susceptibles d’influencer le vieillissement de la pierre et des fresques au fil du temps.

Tueurs d’insectes inattendues et traces humaines

Parmi les isolats, deux se sont distingués : ils produisaient de minuscules cristaux protéiques en association avec leurs spores, un signe caractéristique de Bacillus thuringiensis, une bactérie largement utilisée comme insecticide naturel. Ces cristaux contiennent des protéines capables de tuer certaines larves d’insectes, ce qui rend la présence de telles souches à l’intérieur d’une église sombre et relativement pauvre en insectes surprenante. Leur découverte appuie l’idée que ces bactéries peuvent avoir des modes de vie alternatifs, vivant possiblement en association avec des plantes ou d’autres organismes plutôt qu’en dépendant uniquement des insectes. Une autre espèce isolée, Staphylococcus warneri, est mieux connue comme résidente inoffensive de la peau humaine. Son apparition sur les surfaces de pierre suggère une « empreinte » microbienne laissée par les visiteurs, montrant que le tourisme restructure subtilement les habitants microscopiques de l’église.

Ce que cela signifie pour la protection du passé

Pour les non‑spécialistes inquiets de la sécurité de la visite du site, les résultats sont rassurants : le mélange bactérien sur les murs ne suggère pas de risques sanitaires sérieux pour les touristes. Pour les conservateurs, toutefois, le tableau est plus complexe. La dominance d’espèces de Bacillus formant des spores aide à expliquer pourquoi les microbes persistent si tenacement dans l’environnement pierreux hostile, et leurs traits variés suggèrent qu’ils pourraient soit contribuer à une détérioration lente des surfaces, soit, dans de bonnes conditions, aider à stabiliser la pierre en formant des couches minérales protectrices. En montrant précisément quelles microbes sont présentes et comment elles se comportent, cette étude jette les bases indispensables pour des stratégies futures qui pourraient exploiter des bactéries utiles, limiter les agents nuisibles et mieux préserver les œuvres délicates de Santa Lucia alle Malve pour les générations à venir.

Citation: Santacroce, M., Baranek, J., Adamski, Z. et al. Prevalence of Bacillus species in the lytic cultural heritage of Santa Lucia alle Malve Rupestrian Church. Sci Rep 16, 12992 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41655-4

Mots-clés: microbiologie du patrimoine culturel, biodétérioration de la pierre, communautés de Bacillus, églises rupestres, bioprotection des monuments