Les bactéries font une ligne droite pour échapper aux espaces restreints

Une étude récemment publiée par des chercheurs de l’Université d’Hawai’i à Mānoa a révélé que les bactéries modifient leurs schémas de nage lorsqu’elles pénètrent dans des espaces restreints, se précipitant pour échapper au confinement.

Presque tous les organismes hébergent des bactéries qui vivent en symbiose sur ou dans leur corps. Le calmar bobtail hawaïen, Euprymna scolopes, forme une relation symbiotique exclusive avec la bactérie marine Vibrio fischeri qui a une queue en forme de fouet qu’elle utilise pour nager vers des endroits spécifiques du corps du calmar.

Une équipe de recherche, dirigée par Jonathan Lynch, qui était boursier postdoctoral au Pacific Biosciences Research Center (PBRC) de l’UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), a conçu des chambres contrôlées dans lesquelles ils pouvaient observer la bactérie Vibrio nager. En utilisant la microscopie, l’équipe a découvert que lorsque les bactéries se déplaçaient entre les zones ouvertes et les espaces restreints, elles nagent différemment. Plus précisément, ils modifient leur comportement de nage pour éviter de rester coincés dans des espaces confinés.

« Cette découverte était assez surprenante », a déclaré Lynch, qui est maintenant stagiaire postdoctoral à l’Université de Californie à Los Angeles. « Au début, nous cherchions comment les cellules bactériennes modifiaient la forme de leur queue lorsqu’elles se déplaçaient dans des espaces restreints, mais nous avons découvert que nous avions du mal à trouver des cellules dans les espaces restreints. Après avoir regardé de plus près, nous avons compris que c’était parce que les bactéries nageaient activement hors des espaces restreints, ce à quoi nous ne nous attendions pas. »

Dans les espaces ouverts, sans produits chimiques pour être attirés ou repoussés, les bactéries semblaient serpenter sans motif perceptible, changeant de direction au hasard et à différents moments dans le temps. Dès leur entrée dans des espaces confinés, les bactéries ont redressé leurs trajectoires de nage pour échapper au confinement.

La relation entre le calmar et cette bactérie est un modèle utile de la façon dont les bactéries vivent avec d’autres animaux, comme le microbiome humain. Les microbes traversent souvent des voies compliquées, se faufilant parfois à travers des espaces restreints dans les tissus, avant de coloniser les sites préférés de leur organisme hôte. Une variété de produits chimiques et de nutriments dans les hôtes sont connus pour guider les bactéries vers leur destination finale. Cependant, on en sait moins sur la façon dont les caractéristiques physiques telles que les murs, les coins et les espaces restreints affectent la nage bactérienne, malgré le fait que ces caractéristiques physiques se retrouvent dans de nombreuses relations bactéries-animaux.

« Nos résultats démontrent que les espaces restreints peuvent servir de repère supplémentaire et crucial pour les bactéries lorsqu’elles naviguent dans des environnements complexes pour pénétrer dans des habitats spécifiques », a déclaré Lynch. « La modification des schémas de nage dans les espaces restreints peut permettre à certaines bactéries de nager rapidement à travers les espaces restreints pour se rendre de l’autre côté, mais pour les autres, elles se retournent avant de rester coincées, un peu comme choisir de traverser un pont branlant ou fais demi-tour avant d’aller trop loin. »

À l’avenir, les chercheurs espèrent comprendre comment ces bactéries modifient leur activité de nage, ainsi que déterminer si d’autres bactéries présentent les mêmes comportements.