Des bactéries ressemblant à des chenilles qui rampent dans notre bouche.
Évolution de la division longitudinale et de la multicellularité chez les bactéries buccales
Pour survivre dans la cavité buccale, les bactéries ont évolué pour se diviser le long de leur axe longitudinal sans se séparer les unes des autres. Une équipe de recherche codirigée par la biologiste cellulaire environnementale Silvia Bulgheresi de l'Université de Vienne et le généticien microbien Frédéric Veyrier de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) vient de publier ses nouvelles connaissances dans Nature Communications. Dans leurs travaux, ils décrivent le mode de division de ces bactéries en forme de chenille et leur évolution à partir d'un ancêtre en forme de tige. Ils proposent d'établir les bactéries buccales Neisseriaceae comme de nouveaux organismes modèles qui pourraient aider à identifier de nouvelles cibles antimicrobiennes.
Image au microscope confocal de la bactérie Conchiformibius steedae, ressemblant à une chenille et mesurant jusqu'à 7 µm de long, incubée avec des précurseurs de paroi cellulaire marqués par fluorescence pour suivre sa croissance cellulaire.
CC BY 4.0 Philipp Weber und Silvia Bulgheresi
Bien que notre bouche abrite plus de 700 espèces de bactéries et que son microbiote soit, par conséquent, aussi diversifié que celui de notre intestin, on sait peu de choses sur la façon dont les bactéries buccales se développent et se divisent. La bouche est un endroit difficile à vivre pour les bactéries. Les cellules épithéliales qui tapissent la surface interne de la cavité buccale sont constamment éliminées et, avec le flux salivaire, les organismes qui habitent cette surface vont donc lutter pour se fixer. C'est peut-être pour mieux adhérer à notre bouche que les bactéries de la famille des Neisseriaceae ont évolué vers une nouvelle façon de se multiplier. Alors que les bâtonnets typiques se divisent transversalement puis se détachent les uns des autres, certaines Neisseriaceae commensales qui vivent dans nos bouches se fixent toutefois au substrat avec leurs pointes et se divisent longitudinalement - le long de leur axe long. En outre, une fois la division cellulaire terminée, elles restent attachées les unes aux autres en formant des filaments semblables à des chenilles. Certaines cellules du filament résultant adoptent également des formes différentes, peut-être pour remplir des fonctions spécifiques au profit de l'ensemble du filament. Les chercheurs expliquent : "La multicellularité rend possible la coopération entre les cellules, par exemple sous la forme d'une division du travail, et peut donc aider les bactéries à survivre au stress nutritionnel."
L'équipe de chercheurs a d'abord utilisé la microscopie électronique pour étudier la forme des cellules bactériennes dans toute la famille des Neisseriaceae, qui comprend les deux formes de cellules standard (bâtonnet et coccus) en plus des filaments en forme de chenille. En comparant les formes cellulaires et les génomes dans toute la famille des Neisseriaceae, ils ont pu déduire que les bactéries multicellulaires à division longitudinale ont évolué à partir de bactéries en forme de bâtonnet à division transversale. En outre, ils ont pu identifier les gènes qui étaient probablement responsables de cette stratégie de multiplication inhabituelle. Ils ont ensuite utilisé des techniques de marquage par fluorescence pour visualiser la progression de la croissance cellulaire dans les bactéries multicellulaires et ont finalement comparé le patrimoine génétique de ces dernières avec celui des espèces "classiques" en forme de bâtonnet. Enfin, ils ont essayé de recréer cette évolution en introduisant les changements génétiques dans des Neisseriaceae en forme de tige. Bien qu'ils n'aient pas pu forcer les bactéries en forme de bâtonnet à devenir multicellulaires, la manipulation génétique a donné lieu à des cellules plus longues et plus fines. "Nous spéculons qu'au cours de l'évolution, par un remaniement des processus d'élongation et de division, la forme des cellules a changé, peut-être pour mieux se développer dans la cavité buccale", Frédéric Veyrier (INRS).
"En plus de nous aider à comprendre comment la forme des cellules a évolué, les Neisseriaceae multicellulaires peuvent être utiles pour étudier comment les bactéries ont appris à vivre fixées à la surface des animaux, le seul endroit où elles ont été trouvées jusqu'à présent. D'ailleurs, la moitié d'entre nous en porte dans sa bouche", explique Silvia Bulgheresi, du département d'écologie fonctionnelle et évolutive de l'université de Vienne. Cependant, Philipp Weber de l'Université de Vienne, doctorant dans l'équipe de Bulgheresi, qui a également travaillé sur l'étude, souligne que "l'élargissement du champ de la biologie cellulaire à d'autres morphologies et espèces symbiotiques est également crucial pour augmenter le pool de cibles protéiques (par exemple, les cibles antibiotiques) pour les applications biopharmaceutiques." Sammy Nyongesa, doctorant de l'équipe de Veyrier à l'INRS, ajoute : "Une approche évolutive, telle que celle entreprise ici pour les Neisseriaceae, peut mettre en lumière de nouvelles cibles protéiques imprévues".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Nyongesa S.*1, Weber P.M.*1, Bernet È., Pulido F., Nieves C., Nieckarz M., Delaby M., Viehboeck T., Krause N., Rivera-Millot A., Nakamura A., Vischer N.O.E, van Nieuwenhze M., Brun Y.V., Cava F., Bulgheresi S.*2, Veyrier F.J.*2: Evolution of longitudinal division in multicellular bacteria of the Neisseriaceae family. *1authors contributed equally *2authors contributed equally In: Nature Communications, 2022.
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