Comment les protéines régulent l’enveloppe extérieure des cellules bactériennes

Comment les protéines régulent l'enveloppe extérieure des cellules bactériennes

Comment les protéines régulent l'enveloppe extérieure des cellules bactériennes

La membrane des cellules de Bacillus subtilis a été marquée avec le colorant Laurdan et analysée par microscopie à fluorescence. La coloration indique la fluidité de la membrane: Les membranes des cellules colorées en bleu sont considérablement plus rigides que les membranes très fluides des cellules de référence (en rouge). Crédits: Marc Bramkamp

Comme toutes les cellules, les bactéries ont une membrane qui les protège de l’extérieur comme une peau. Cette barrière n’est pas statique, mais doit permettre le transport des substances vers l’intérieur et l’extérieur et être flexible pour que les cellules bactériennes puissent se développer. Afin de mettre en œuvre ces propriétés, différents types de protéines sont actifs dans les cellules, y compris les soi-disant flotillines. Ces protéines sont présentes dans les cellules, des bactéries aux humains. Jusqu’à présent, les scientifiques supposaient que ces flotillines aident principalement à la formation d’autres complexes protéiques fonctionnels et confinent des zones hautement ordonnées de la membrane cellulaire.


Une équipe de chercheurs internationaux, y compris des chercheurs de l’Université de Kiel, a maintenant trouvé des indications d’une possible fonction différente des flotillines: avec des collègues des universités de Groningen (Pays-Bas) et de Bordeaux (France), entre autres, les chercheurs de Kiel étaient capable de montrer que les protéines de flotilline ont apparemment une influence directe sur la structure de la membrane cellulaire et peuvent la rendre plus fluide dans certaines conditions. Les scientifiques ont publié leurs résultats hier dans la célèbre revue scientifique eLife.

Les flotillines peuvent fonctionner différemment que ce que l’on pensait auparavant

Toutes les cellules vivantes doivent être entourées d’une barrière de séparation qui les protège de leur environnement, mais est également perméable à diverses substances moléculaires. Diverses protéines sont nécessaires pour la formation des membranes cellulaires et pour les équiper de leurs fonctions. Jusqu’à présent, les chercheurs supposaient que les soi-disant protéines de flotilline contribuent à la formation des complexes protéiques fonctionnels nécessaires, par exemple en délimitant certaines zones de la membrane.

Les travaux maintenant présentés par le groupe de biochimie microbienne et de biologie cellulaire du professeur Marc Bramkamp à l’Institut de microbiologie générale de l’Université de Kiel contredisent ce point de vue: << Avec un groupe de collègues internationaux, nous avons trouvé des preuves que les protéines de la flotilline ont une fonction complètement différente. Apparemment, ils régulent la fluidité des membranes bactériennes, les rendant plus fluides dans une certaine mesure et modifiant ainsi leurs propriétés », explique Bramkamp. Cette hypothèse pourrait également expliquer l'effet que les flotillines ont sur la synthèse de la paroi cellulaire: les éléments constitutifs de la paroi cellulaire sont produits à l'intérieur des cellules et doivent ensuite être "retournés" vers l'extérieur, ce qui est plus facile à faire dans une membrane plus fluide. De plus, la machinerie protéique qui synthétise la paroi cellulaire se déplace dynamiquement à travers la membrane cellulaire et ce mouvement est considérablement réduit en l'absence de flotillines. Par conséquent, les cellules ne peuvent pas synthétiser correctement la paroi cellulaire.

Comment les protéines régulent l'enveloppe extérieure des cellules bactériennes

Image microscopique à contraste de phase de la bactérie Bacillus subtilis dans laquelle les flotillines ont été rendues visibles à l’aide de la protéine fluorescente verte GFP. Crédits: Marc Bramkamp

Sans flotilline pas de forme stable

L’équipe de recherche de Kiel a développé la nouvelle hypothèse en coopération avec des collègues internationaux sur la base d’expériences avec la bactérie en forme de bâtonnet Bacillus subtilis. Ces expériences ont montré que les cellules à croissance rapide sont incapables de développer leur forme typique en l’absence de flotillines. Cependant, si les chercheurs ajoutaient une substance chimique pour fluidifier les membranes, les bactéries pourraient conserver leur forme même sans protéines de flotilline. « Nous supposons donc qu’ils prennent un rôle physique dans la membrane bactérienne », explique Abigail Savietto, Ph.D. étudiant dans le groupe de Bramkamp à l’Université de Kiel. « Les flotillines semblent avoir un effet sur la structure physique de la membrane, conférant la fluidité correcte afin que d’autres processus liés à la membrane puissent fonctionner correctement. »

Dans d’autres recherches, les chercheurs espèrent découvrir quel est le mécanisme moléculaire exact entre les protéines de flotilline et la fluidité de la membrane. Une approche pourrait être l’étude de la composition en phospholipides de la membrane. Ces lipides sont impliqués dans la formation de nombreuses biomembranes différentes. Il est possible que les protéines de flotilline soient capables de se lier à certains phospholipides qui réduisent la fluidité et augmentent ainsi la fluidité totale de la membrane cellulaire. La nouvelle hypothèse de l’équipe de recherche de Kiel offre donc également des perspectives d’application prometteuses: à l’avenir, il pourrait être possible d’influencer spécifiquement les propriétés physiques des membranes cellulaires bactériennes en perturbant la fonction de la flotilline. « Mon groupe de recherche travaille sur la fonction des flotillines depuis de nombreuses années et nous savons que les cellules dont la fluidité membranaire est altérée sont beaucoup plus sensibles aux antibiotiques conventionnels. Il pourrait être possible d’utiliser ce mécanisme, par exemple pour altérer spécifiquement la membrane bactérienne cellules de manière à ce qu’elles puissent être tuées plus facilement avec des antibiotiques », explique Bramkamp.


Utilisation de bactéries mutantes pour étudier comment les changements dans les protéines membranaires affectent les fonctions cellulaires


Plus d’information:
Aleksandra Zielińska et al. La fluidité membranaire médiée par la flotilline contrôle la synthèse des peptidoglycanes et le mouvement du MreB, eLife (2020). DOI: 10.7554 / eLife.57179

Informations sur le journal:
eLife

Fourni par l’Université de Kiel

Citation: Comment les protéines régulent l’enveloppe externe des cellules bactériennes (2020, 16 juillet) récupéré le 16 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-proteins-outer-envelope-bacterial-cells.html

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