Sous l’effet d’un stress, certaines bactéries peuvent former des spores, structures qui correspondent à un état de dormance. Ces spores sont capables de résister à des stress multiples comme l’exposition aux antibiotiques, à des désinfectants, aux irradiations ou à de fortes températures. Ces propriétés peuvent être avantageuses (probiotiques), ou poser un problème de santé publique, de sécurité alimentaire ou de menace bioterroriste lorsqu'il s'agit de spores de bactéries pathogènes. La résistance des spores est obtenue grâce à des assemblages intracellulaires (ex : structure cristalline du chromosome) et extracellulaires (ex : épais manteau protéique) qui protègent la cellule et son matériel génétique. La structure et la nature de ces assemblages restent à être élucidés en détail.
Afin d’étudier la formation des structures protectrices de la spore, des chercheurs de l’Irig, en collaboration avec le synchrotron ESRF de Grenoble et le Central European Institute of Technology en République Tchèque, ont analysé des bactéries sporulantes en cryo-tomographie électronique, réalisée sur des lamelles de cellules obtenues par faisceaux d’ions et à température cryogénique (cryo-FIB). Ces travaux ont révélé qu'au cours du développement de la spore, le chromosome forme un tore de nanofibres et que les protéines du manteau se déposent en couches de composition et d’architecture distinctes.
Ces travaux initient l’étude à haute résolution des macromolécules essentielles à la formation des spores, offrant une meilleure compréhension de leur exceptionnelle résilience.
Figure : Spore en cours de développement au sein d’une cellule mère. La segmentation des différentes structures cellulaires observées par cryo-FIB-tomographie révèle divers éléments de l’enveloppe de la cellule mère et de la spore (membranes en magenta, paroi en bleu, sucres de surface en vert clair), des granules de nature inconnue (en saumon) et les ribosomes (en vert clair).
Image A, le chromosome de la spore est coloré en violet.
Image B, les couches naissantes du manteau protéique de la spore sont colorées en jaune, orange, rouge et vert foncé. Credit CEA
Financements
- ANR (projet FRISBI) et école doctorale de l'Université Grenoble Alpes (projet GRAL)
- Région Auvergne-Rhône-Alpes
- Fondation Recherche Médicale
- Université Grenoble Alpes
- Fonds FEDER
- GIS-Infrastructures en Biologie Santé et Agronomie
- MEYS CR et le Fonds européen de développement régional (Projet UP)
- Programme Horizon 2020 de la Commission européenne (Instruct-ERIC et iNEXT-Discovery)
Collaborations
- Centre Instruct-ERIC de Grenoble (CNRS-CEA-UGA-EMBL) dans le cadre du Partenariat de Grenoble pour la Biologie Structurale
- ESRF de Grenoble
- Central European Institute of Technology (République Tchèque)
- Centre Instruct-CZ (République Tchèque)