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Des bactéries aux allures de chenilles qui rampent dans notre bouche English

Institut National de la recherche scientifique (INRS) Logo (Groupe CNW/Institut National de la recherche scientifique (INRS))

Nouvelles fournies par

Institut National de la recherche scientifique (INRS)

22 août, 2022, 07:30 ET

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Évolution de la division longitudinale et de la multicellularité de certaines bactéries buccales

LAVAL, QC, le 22 août 2022 /CNW Telbec/ - Afin de s'adapter à la cavité buccale, certaines bactéries ont évolué de façon à se diviser le long de leur axe longitudinal sans se séparer les unes des autres. Une équipe de recherche codirigée par le professeur Frédéric Veyrier, spécialisé en génomique bactérienne à l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) et par la biologiste cellulaire environnementale Silvia Bulgheresi de l'Université de Vienne, vient de publier ses nouvelles découvertes dans la revue Nature Communications. Dans ses travaux, l'équipe décrit le mode de division de ces bactéries en forme de chenille et leur évolution depuis leur ancêtre en forme de bâtonnet. Elle propose de reconnaître les bactéries buccales de la famille des Neisseriaceae comme de nouveaux organismes modèles qui pourraient aider à identifier de nouvelles cibles antimicrobiennes.

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Image de microscopie électronique à balayage de la bactérie Simonsiella muelleri (de la famille des Neisseriaceae) ressemblant à une chenille.Crédit : Sammy Nyongesa and Prof. Frédéric Veyrier (INRS). (Groupe CNW/Institut National de la recherche scientifique (INRS))
Image de microscopie électronique à balayage de la bactérie Simonsiella muelleri (de la famille des Neisseriaceae) ressemblant à une chenille.Crédit : Sammy Nyongesa and Prof. Frédéric Veyrier (INRS). (Groupe CNW/Institut National de la recherche scientifique (INRS))

Bien que notre bouche abrite plus de 700 espèces de bactéries et que son microbiote soit aussi diversifié que celui de notre intestin, on sait peu de choses sur la façon dont les bactéries buccales se développent et se divisent. Il est difficile de survivre dans la bouche 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 doivent lutter pour rester attaché. C'est peut-être pour mieux coller à notre langue que les bactéries de la famille des Neisseriaceae ont développé une façon très atypique de se multiplier.

Alors que les bâtonnets typiques se divisent transversalement et se détachent ensuite les uns des autres, certaines Neisseriaceae commensales qui vivent dans nos bouches se fixent au substrat avec leurs extrémités et se divisent longitudinalement (c'est-à-dire le long de leur axe longitudinal). 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 adoptent également des formes différentes pour éventuellement remplir des fonctions spécifiques au profit de l'ensemble du filament. L'équipe explique : « La multicellularité permet 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. »

Des bactéries modèles

Les scientifiques ont d'abord utilisé la microscopie électronique pour étudier la forme des cellules bactériennes de la famille des Neisseriaceae, qui comprend les deux formes de cellules standard (bâtonnet et coccus) et les filaments en forme de chenille. En comparant les formes des cellules de la famille des Neisseriaceae et en séquençant leurs génomes, 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, l'équipe a pu identifier les gènes qui étaient probablement responsables de cette stratégie de multiplication inhabituelle. Elle a ensuite utilisé des techniques de marquage par fluorescence pour visualiser la progression de la croissance cellulaire des bactéries multicellulaires et a comparé le patrimoine génétique de ces dernières avec celui des espèces en forme de bâtonnet « classiques ».

Enfin, elle a essayé de recréer cette évolution en introduisant les changements génétiques dans des Neisseriaceae en forme de bâtonnet. Bien qu'elle n'ait pas pu forcer les bactéries en forme de bâtonnet à devenir multicellulaires, la manipulation génétique a permis d'obtenir des cellules plus longues et plus fines.

« Nous supposons 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 s'adapté à la cavité buccale », explique le professeur Veyrier.

« En plus de nous aider à comprendre l'évolution de la forme des cellules, les Neisseriaceae multicellulaires peuvent être utiles pour étudier comment les bactéries ont appris à vivre fixées à la surface de la cavité buccale des animaux, le seul endroit où elles ont été trouvées jusqu'à présent. D'ailleurs, la moitié d'entre nous en porte dans la bouche », explique la professeure Bulgheresi.

Cependant, Philipp Weber de l'Université de Vienne, étudiant de la professeure 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 nombre de cibles protéiques (par exemple, les cibles antibiotiques) pour des applications biopharmaceutiques ».

 « Une approche évolutive, telle que celle entreprise ici pour les Neisseriaceae, peut nous éclairer sur de nouvelles cibles protéiques aux fonctions jusqu'alors inconnues », ajoute Sammy Nyongesa, étudiant à l'INRS, sous la supervision du professeur Veyrier.

À propos de l'article

L'article « Evolution of longitudinal division in multicellular bacteria of the Neisseriaceae family  », par Nyongesa S., Weber P.M., 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., Veyrier F.J. a été publié le 22 août 2022 dans la revue Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-022-32260-w

À propos de l'INRS

L'INRS est un établissement universitaire dédié exclusivement à la recherche et à la formation aux cycles supérieurs. Depuis sa création en 1969, il contribue activement au développement économique, social et culturel du Québec. L'INRS occupe la première place au Québec en termes d'intensité de recherche. Il est composé de quatre centres de recherche et de formation interdisciplinaires situés à Québec, à Montréal, à Laval et à Varennes, qui concentrent leurs activités dans des secteurs stratégiques : Eau Terre Environnement, Énergie Matériaux Télécommunications, Urbanisation Culture Société et Armand-Frappier Santé Biotechnologie. Sa communauté compte plus de 1 500 membres étudiants, stagiaires postdoctoraux, membres du corps professoral et membres du personnel.

SOURCE Institut National de la recherche scientifique (INRS)

Julie Robert, Service des communications et des affaires publiques, Institut national de la recherche scientifique (INRS), 514 971-4747, Professeur Frédéric Veyrier, Institut national de la recherche scientifique (INRS), [email protected]

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