Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’UNSW Sydney dévoile comment la roue la plus ancienne de la nature, trouvée dans les bactéries, peut se réparer lorsque les temps deviennent durs.
Les conclusions, publiées aujourd’hui dans Avancées scientifiquesmontrent comment le flagelle – l’ancien moteur qui alimente la capacité de nage des bactéries – peut également aider ces minuscules organismes à s’adapter aux conditions dans lesquelles leur motilité est altérée.
Les bactéries sont l’un des organismes vivants les plus anciens de la Terre. Ce sont de minuscules organismes unicellulaires que l’on trouve dans tous les habitats, y compris le corps humain, où il y a plus de cellules bactériennes que de cellules humaines.
Savoir nager est crucial pour la survie et la propagation des bactéries. Mais on sait peu de choses sur la façon dont les moteurs qui entraînent leur mouvement aident les organismes à s’adapter à des environnements hostiles.
Les chercheurs de l’École de biotechnologie et des sciences biomoléculaires sont les premiers au monde à utiliser la technologie d’édition de gènes CRISPR pour modifier un moteur flagellaire. Ils ont utilisé des techniques de biologie synthétique pour concevoir un moteur à sodium sur le génome afin de créer une bactérie nageuse entraînée par le sodium. Ils ont ensuite testé et suivi la capacité de la bactérie à s’adapter lorsque l’environnement manquait de sodium.
Le sodium est un ion, ce qui signifie qu’il porte une charge. C’est cette charge qui alimente le moteur flagellaire via des stators ou des canaux ioniques.
L’équipe a découvert que les stators étaient capables d’auto-réparer rapidement le moteur flagellaire et de restaurer le mouvement. Ces découvertes pourraient conduire à de nouvelles avancées dans les domaines des sciences biologiques et médicales.
« Nous avons montré que les changements environnementaux peuvent provoquer une réaction rapide des canaux ioniques », a déclaré l’auteur principal de l’article, le Dr Pietro Ridone.
« Ainsi, les modifications CRISPR reviennent également rapidement, et le moteur flagellaire évolue puis se régule », a déclaré le Dr Ridone.
« Le fait que nous ayons vu des mutations directement sur les stators est surprenant et inspire également beaucoup de nos futurs plans de recherche dans ce domaine. »
La puissance de la machinerie moléculaire
Le corps humain contient environ 10 000 types différents de machines moléculaires, qui alimentent une gamme de fonctions biologiques allant de la conversion d’énergie au mouvement.
La technologie d’un moteur bactérien dépasse de loin ce que les humains peuvent concevoir synthétiquement à l’échelle nanométrique. D’un millionième de la taille d’un grain de sable, il peut s’assembler et tourner jusqu’à cinq fois la vitesse d’un moteur de Formule 1.
« Le moteur qui alimente la nage bactérienne est une merveille de la nanotechnologie », a déclaré le professeur agrégé Matthew Baker, co-auteur de l’article. « C’est l’affiche absolue des machines moléculaires anciennes et très sophistiquées. »
Prof. Baker a déclaré que les résultats de l’étude peuvent nous aider à mieux comprendre l’origine des moteurs moléculaires dans les détails mécanistes – comment ils se sont réunis et comment s’adaptent-ils.
« Ces parties anciennes sont un système puissant pour étudier l’évolution en général, ainsi que les origines et l’évolution de la motilité. »
Prof. Baker dit que les découvertes éclaireront comment la biologie synthétique peut aider à créer de nouveaux moteurs moléculaires. Les découvertes peuvent également avoir des applications en comprenant la résistance antimicrobienne et la virulence de la maladie.
« En faisant la lumière sur l’histoire ancienne de la vie, nous acquérons des connaissances pour créer des outils qui peuvent aider à améliorer notre avenir », a / Prof. dit Boulanger. « Cela peut également nous amener à mieux comprendre comment les bactéries pourraient s’adapter aux futurs scénarios de changement climatique. »
Plus d’information:
Pietro Ridone et al, L’évolution rapide de la sélectivité des ions flagellaires dans les populations expérimentales d’E. coli, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abq2492