Une équipe de l'Inra a mis en évidence deux mécanismes distincts de contrôle de la croissance des bactéries en forme de bâtonnet. Publiés dans Nature Communications le 7 juin 2017, ces travaux affinent nos connaissances sur la synthèse de la paroi bactérienne (La paroi bactérienne est un élément de la structure bactérienne présent chez toutes les bactéries (sauf les Mycoplasmes) : elle leur confère notamment leur forme.), cible privilégiée des antibiotiques. A plus long terme, ils ouvrent des perspectives vers de nouvelles stratégies pour inhiber la croissance bactérienne.


Les bactéries utilisent différents mécanismes pour ordonner et coordonner la synthèse de leur paroi, principale ligne de défense contre leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...). Celle-ci forme une enveloppe protectrice essentielle à la survie des bactéries et leur confère leur forme et leur rigidité. La moitié des antibiotiques découverts (par exemple les beta-lactamines comme les pénicillines ou l'amoxicilline) ciblent directement ou indirectement les processus de synthèse de cette paroi car elle est unique aux bactéries et absente dans les cellules animales. Tant sa structure que sa synthèse demeurent largement méconnus des scientifiques et font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) de nombreux travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...).

Des chercheurs de l'Inra étudient une famille de protéines bactériennes - les protéines de type MreB - cousines de l'actine humaine responsable des mouvements de nos cellules ou encore de la contraction musculaire. Chez les bactéries en forme de bâtonnet (En biologie, le bâtonnet (ou « cellule en bâtonnet ») est une cellule réceptrice situé au fond de l'œil et...) (ou bacilles), ces protéines de type MreB agissent comme des chefs d'orchestre de la synthèse de la paroi bactérienne en coordonnant de multiples machines moléculaires, véritables usines de fabrication de la paroi. Les scientifiques de l'Inra avaient déjà mis en évidence les propriétés dynamiques de ces protéines MreB (1). Aujourd'hui, grâce à des techniques perfectionnées de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de...) à fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.), la même équipe fait un pas de plus dans la compréhension des mécanismes de synthèse de la paroi bactérienne chez les bacilles.

Chez deux bactéries modèles: Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain....) (colibacille du tractus intestinal responsable, entre autres, d'infections alimentaires) et Bacillus subtilis (une bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries...) du sol productrice naturelle d'antibiotiques), les chercheurs ont comparé la capacité de production de la paroi en fonction de la vitesse (On distingue :) de croissance. Ils ont constaté que les deux bactéries ont développé deux méthodes distinctes de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la synthèse de la paroi, permettant d'augmenter les cadences de production quand elles poussent plus rapidement. Chez B. subtilis les machineries de synthèse (dirigées par les protéines MreB) se déplacent plus vite pour couvrir l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) à synthétiser tandis que chez E. coli, c'est principalement la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) de paroi délivrée par ces machines qui s'accroît. Or, ces deux modèles possèdent des parois dont la structure est fondamentalement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de...) (fine chez E. coli et épaisse chez B. subtilis) sans que l'on sache comment sont générées ces différences. Ces nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) nous livrent donc des pistes pour expliquer l'origine de ces différences et comment se forment l'une et l'autre de ces structures.

Ces travaux affinent notre compréhension des mécanismes de contrôle de la synthèse de la paroi et visent à établir un modèle permettant de décrire comment ces structures complexes s'assemblent. In fine, il s'agit de prédire leur comportement lors de perturbations comme par exemple en présence d'antibiotiques.

Note:
(1) Publication dans Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...): Dominguez-Escobar et al., 2011, Doi: 10.1126/Science.1203466

Contact scientifique:
Rut Carballido-López ,Unité MICrobiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).) de l'ALImentation au service de la Santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) (Inra)

Référence publication:
Cyrille Billaudeau, Arnaud Chastanet, Zhizhong Yao, Charlène Cornilleau, Nicolas Mirouze, Vincent Fromion and Rut Carballido-López. Contrasting mechanisms of growth in two model rod-shaped bacteria (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une...). Nature Communications, 7 Juin 2017. doi:10.1038/ncomms15370