Posté par Isabelle le Mercredi 08/07/2020 à 13:00

Mesurer la capacité d'adhésion entre deux bactéries à l'aide d'un AFM

Des chercheurs du LAAS-CNRS et de TBI sont parvenus à caractériser, au moyen d'un microscope à force atomique (AFM), le rôle des filaments protéiques (pili) à la surface de la cellule lors de l'interaction entre deux bactéries. Ces résultats sont publiés dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces.

Interactions entre deux pili bactériens mesurées par spectroscopie de force. Le levier AFM est fonctionnalisé par une bactérie unique et interagit avec une autre bactérie immobilisée sur la surface. À gauche des cellules dépourvues de pili n’interagissent pas entre elles, ce qui se traduit par des courbes de force plates alors que, à droite, des bactéries exprimant des pili interagissent entre elles selon plusieurs modes, caractérisés par la force, la distance et la forme des interactions.
© LAAS-CNRS.

Les pili sont des filaments de protéines de quelques microns de longueur, présents sur la paroi de certaines bactéries. Ils contribuent aux interactions entre les cellules bactériennes et jouent un rôle dans la formation de biofilms, que ce soit sur des surfaces biotiques (muqueuses, cellules intestinales) ou abiotiques (polystyrène, acier inoxydable). Une équipe constituée de chercheurs du LAAS-CNRS (CNRS) et de Toulouse biotechnology institute (TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse), a réussi à mesurer précisément les forces d'adhésion entre deux bactéries liées à la présence de ces pili, grâce à un instrument dérivé du microscope à force atomique (AFM).

Les chercheurs de TBI étudiaient les mécanismes d'adhésion des bactéries lactiques, tandis que ceux du LAAS-CNRS disposaient de l'expertise dans l'utilisation du microscope AFM en biologie. Ensemble, ils ont travaillé avec une bactérie modèle - Lactococcus lactis - l’une des bactéries lactiques les plus utilisées dans l’industrie laitière, en particulier dans les processus de fabrication fromagère et de produits laitiers fermentés. Pour étudier l'influence des pili sur la capacité d'adhésion entre deux bactéries, ils ont utilisé trois souches de laboratoires, qui produisent des pili (pili+), en surproduisent (pili++), ou en sont dépourvus (pili-).

Les mesures d'interaction entre bactéries ont été réalisées par une technique de spectroscopie de force à l’échelle de la cellule (Single-cell force spectroscopie, SCFS). Elle consiste à remplacer la pointe d'un microscope AFM par une bille en silice d'environ 5 microns de diamètre, sur laquelle une bactérie individuelle est fixée par collage. Ce dispositif a permis de mesurer sa force d'interaction avec des bactéries isolées sur une lame de microscope.

Les expérimentations ont montré l'existence de forces d’adhésion importantes (150 à 452 pN) entre bactéries pour les souches exprimant des pili à leur surface (pili+ et pili++), tandis que ces forces restent inférieures à 100 pN pour la souche dépourvus de pili (pili-). De même, le travail d'adhésion, - la quantité d'énergie nécessaire pour séparer deux bactéries - dépasse 50.10-18 J pour les souches pili+ et pili++, tandis qu'il est inférieur à 10.10-18 J pour la souche pili-. Ces résultats confirment le rôle des interactions pili-pili dans le mécanisme d'adhésion entre ces cellules, brique élémentaire dans la structuration d’un biofilm Ils montrent aussi que les pili interagissent avec d'autres protéines présentes à la surface des bactéries.

Les partenaires sont déjà passés à la phase suivante de l'étude qui vise à mettre en évidence, au-delà de l'interaction entre deux bactéries individuelles, le rôle des pili dans la structuration et les propriétés mécaniques d'un biofilm. Une nouvelle publication est en cours d'élaboration.

Références:
Analysis of Homotypic Interactions of Lactococcus lactis Pili Using Single-Cell Force Spectroscopy,
I. Dramé, C. Formosa-Dague, C. Lafforgue, M-P. Chapot-Chartier, J-C Piard, M.Castelain, and E. Dague.
ACS Applied Materials & Interfaces (avril 2020)
https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c03069

Contacts:
- Etienne Dague - LAAS-CNRS - edague at laas.fr
- Mickael Castelain - TBI - castelai at insa-toulouse.fr
- Communication INSIS - insis.communication at cnrs.fr
Dernières actualités
Des astronomes ont découvert ce qui peut arriver lorsqu’un trou noir géant n’intervient pas...
Une séquence génétique héritée des hommes de Néandertal pourrait augmenter les risques de...
Au milieu des images de la tragédie de Beyrouth, le nuage formé par l’explosion, en forme de...
La collision élastique de photons réels est un phénomène très rare dans lequel deux photons...
Les cheveux des futures mères permettraient de prédire le succès d’un traitement de...
Les diamants sont peut-être éternels, mais un nouveau matériau, également composé de carbone,...
Fin du deuxième long arrêt pour le Booster du PS qui est le premier accélérateur avec le Linac...
Les hydrates de gaz sont des composés solides d’eau et de gaz, majoritairement du méthane, qui...
Les requins-baleines sont non seulement les plus longs poissons de l’océan, ils possèdent aussi...
Des chercheurs et chercheuses du CNRS à l’Institut Curie viennent de mettre en évidence que les...
De nouveaux résultats de la sonde Juno suggèrent que de violents orages animent Jupiter et...
De retour de quelques jours dans le Bas-du-fleuve québécois, j’ai pu apprécier sa brise...
Lors de la 40e édition de la conférence ICHEP, les expériences ATLAS et CMS du CERN ont annoncé...
Les plantes ont la capacité de purifier l’air. Mais combien en faut-il pour faire une...
Pour s’adapter aux stress qu’elles rencontrent dans leur environnement, les bactéries...
Les cellules s'adaptent et répondent à une multitude de stimuli mécaniques. Cependant, les...
Les scientifiques se sont trompés depuis plus de 300 ans: les spermatozoïdes n’ondulent pas...
La découverte d’un mécanisme impliqué dans la synthèse de la membrane du staphylocoque doré...
Semblable à un papillon avec sa structure symétrique, ses belles couleurs et ses motifs...
Les glioblastomes, les tumeurs cérébrales primaires les plus agressives et les plus répandues...
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL
sous le numéro de dossier 1037632
Informations légales