Mécanisme de propulsion bactérien

La bactérie gram-négative Myxococcus xanthus a développé au cours de son évolution une surprenante propriété : celle de pouvoir de déplacer sur des surfaces sans l'aide d'appendices extérieurs tels que les flagelles ou pili. A la place, et de manière assez similaire aux cellules eucaryotes, des points d'adhésion (Focal Adhesion points, FAs) entre la surface et la membrane se forment de façon transitoire et induisent le mouvement des cellules. Au total, une quinzaine de protéines interviennent dans la formation des FAs et se répartissent dans les différents compartiments composants la cellule : membrane externe, périplasme, membrane interne et cytosol.

Ce travail a été réalisé en étroite collaboration entre le groupe de Marcelo Nöllmann au CBS et l'équipe de Tâm Mignot au Laboratoire de Chimie Bactérienne (CNRS Marseille). Laura Faure, JB Fiche et Leon Espinosa sont les principaux auteurs de ce travail.

Pour cette étude, plusieurs techniques de microscopie (TIRF deux couleurs, imagerie 3D par astigmatisme, RICM, ...) ont été utilisées pour comprendre l'architecture des FAs et les mécanismes conduisant à leurs formations. Nous avons pu démontrer que les FAs se décomposent en trois compartiments, spatialement délimités au niveau de la membrane:

  • un complexe moteur produisant la force proton-motrice à l'origine du mouvement
  • un complexe cytosolique/membrane interne, servant de plateforme pour la formation des FAs
  • un complexe périplasmique/membrane externe permettant la connection avec la surface et la transmission des forces nécessaire au mouvement des bactéries.

Nous avons découvert que les complexes moteur se déplacent constamment à l'intérieur de la cellule en décrivant une trajectoire hélicoïdale. Lorsqu'un moteur est capté par un complexe d'adhésion, il induit alors le mouvement de la bactérie qui suit à son tour une trajectoire hélicoïdale.

L'origine de cette trajectoire hélicoïdale n'est pour le moment pas totalement comprise mais nous supposons que le peptidoglycan (PG) puisse être impliqué. En effet, les chaines le composant sont globalement ordonnées selon une hélice et pourraient donc servir de « rails » pour guider le déplacement des complexes moteur. Par ailleurs, le caractère rigide du PG pourrait à la fois permettre de stabiliser transitoirement le moteur durant le mouvement tout en servant de point d'appui pour la propulsion de la cellule.


Référence:

The mechanism of force transmission at bacterial focal adhesion complexes
Laura M. Faure*, Jean-Bernard Fiche*, Leon Espinosa*, Adrien Ducret, Vivek Anantharaman, Jennifer Luciano, Sébastien Lhospice, Salim T. Islam, Julie Tréguier, Mélanie Sotes, Erkin Kuru, Michael S. Van Nieuwenhze, Yves V. Brun, Olivier Théodoly, Aravind L, Marcelo Nöllmann# & Tâm Mignot#.
[* Co-authors]
[# Co-corresponding authors]
Nature. 2016 Oct 5. doi: 10.1038/nature20121.

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