Endommagées mais pas vaincues : les bactéries utilisent des nano-spargues pour riposter aux attaques
Nouvelles connaissances sur les mécanismes de défense bactérienne
Certaines bactéries déploient de minuscules fers de lance pour riposter aux attaques de leurs rivales. Des chercheurs de l'université de Bâle ont imité des attaques en frappant les bactéries avec une pointe ultra-aiguisée. Cette approche leur a permis de découvrir que les bactéries assemblent leurs nano-armes en réponse aux dommages causés à l'enveloppe cellulaire et ripostent rapidement avec une grande précision.
Les bactéries Pseudomonas déploient leurs nano-pistolets lorsqu'elles sont endommagées par une pointe acérée (grossissement 15 000 x).
University of Basel, Biozentrum/SNI Nano Imaging Lab
Dans le monde des microbes, la coexistence pacifique va de pair avec une concurrence féroce pour les nutriments et l'espace. Certaines bactéries surpassent leurs rivales et repoussent les attaquants en leur injectant un cocktail mortel à l'aide de minuscules fers de lance de taille nanométrique, connus sous le nom de systèmes de sécrétion de type VI (T6SS).
Les bactéries réagissent aux dommages causés à l'enveloppe cellulaire
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Marek Basler au Biozentrum de l'université de Bâle étudie depuis de nombreuses années les T6SS de différentes espèces bactériennes. "Nous savions que Pseudomonas aeruginosa utilise son T6SS pour riposter lorsqu'elle est attaquée", explique Basler. "Mais nous ne savions pas ce qui déclenche exactement l'assemblage du nano-spargun : le contact avec des voisins, des molécules toxiques ou simplement des dommages cellulaires ?
En étroite collaboration avec Roderick Lim, professeur Argovia de nanobiologie au Biozentrum et à l'Institut suisse des nanosciences (SNI), les chercheurs viennent de le démontrer : Pseudomonas aeruginosa réagit aux ruptures de la membrane externe - initiées par une force mécanique, telle qu'une piqûre avec une pointe aiguisée. L'étude a été publiée dans Science Advances.
Perforer l'enveloppe bactérienne avec une minuscule "aiguille"
Le laboratoire de Roderick Lim possède une expertise de longue date dans la technologie de la microscopie à force atomique (AFM). "Grâce à l'AFM, nous avons pu reproduire l'attaque d'un T6SS bactérien", explique Mitchell Brüderlin, doctorant à l'école doctorale du SNI et premier auteur de l'étude. "Avec la pointe AFM ultra-pointue en forme d'aiguille, nous pouvons toucher la surface de la bactérie et, en augmentant progressivement la pression, percer la membrane externe et la membrane interne de manière contrôlée".
En combinaison avec la microscopie à fluorescence, les chercheurs ont révélé que les bactéries réagissent aux dommages subis par la membrane externe. "En l'espace de dix secondes, les bactéries assemblent leur T6SS, souvent à plusieurs reprises, sur le site de l'endommagement et ripostent avec une grande précision", ajoute Basler. "Nos travaux montrent clairement que la rupture de la membrane externe est nécessaire et suffisante pour déclencher l'assemblage du T6SS.
De nouvelles connaissances sur les mécanismes de défense bactériens
Le plus grand défi pour les chercheurs a été la taille et la forme des bactéries. "Jusqu'à présent, nous n'avons utilisé l'AFM que pour étudier les cellules eucaryotes, y compris les cellules humaines", explique M. Lim. "Mais les bactéries Pseudomonas sont plus de dix fois plus petites que les cellules humaines, et il était donc difficile de les piquer à un endroit précis.
Dans l'écosystème microbien, la survie est une question de stratégie, et Pseudomonas aeruginosa est certainement passée maître dans l'art de la défense. "La riposte ciblée et rapide contre les attaques locales minimise les tirs erronés et optimise le rapport coût-bénéfice", explique M. Basler. Cette tactique intelligente confère au Pseudomonas un avantage en termes de survie, lui permettant de neutraliser les attaquants et de prospérer dans des environnements divers et souvent difficiles.
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