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Une bactérie mutante d'Escherichia coli devient géante

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Deux chercheurs ont mis en évidence une souche d'Escherichia coli qui peut grandir sans se diviser et atteindre les trois quarts d'un millimètre, soit 750 fois sa taille normale. Ces bactéries filamenteuses pourraient trouver des applications industrielles ou aider à comprendre certaines bactéries pathogènes.

Deux chercheurs de l’université Concordia à Montréal ont observé une bactérie E. coli qui ne se divise pas mais qui continue néanmoins de vivre normalement. © Ziad El-Hajj

Habituellement, une bactérie Escherichia coli mesure 1 à 2 µm. Lors de sa croissance, la cellule grandit jusqu'à ce que sa taille double puis elle se divise en deux. Si la division cellulaire est bloquée, la bactérie peut continuer à grandir. Mais généralement ces cellules meurent en quelques heures car les mutations qui bloquent la division cellulaire ont un impact sur d'autres aspects essentiels à la physiologie bactérienne.

Ici, deux chercheurs de l'université Concordia à Montréal, au Canada, ont isolé un mutant chez qui les processus physiologiques autres que la division ne semblaient pas affectés. En conséquence, les cellules continuaient simplement à s'allonger, jusqu'à atteindre trois quarts d'un millimètre, soit 750 fois la taille normale d'une bactérie E. coli. Le matériel cellulaire se répartissait tout le long de la bactérie.

Dans leur étude parue dans la revue Journal of Bacteriology, les deux chercheurs décrivent ce mutant qui produit des cellules exceptionnellement longues sur un milieu de culture Luria Broth. Les cellules étaient capables de métabolisme, s'allongeaient rapidement, fabriquaient de l'ADN... Il ne leur manquait que la capacité à se diviser ! Le mutant était donc viable à des tailles où les cellules ne survivent généralement pas plus de quelques heures.

Les bactéries E. coli sont des bacilles mesurant généralement 1 à 2 µm de long. © Elapied, Wikimdia Commons, DP

Un outil pour l’étude des bactéries ou pour l’industrie

Les raisons pour lesquelles ce mutant ne se divise pas ne sont pas totalement élucidées. Cependant, d'après Ziad El-Haji, principal auteur de l'article, le mutant comportait des niveaux réduits de FtsZ, une protéine essentielle à la division cellulaire. FtsZ se polymérise sous forme de filaments qui se regroupent et forment l'anneau Z qui pince la membrane de la bactérie pour permettre la division cellulaire.

Lorsque les chercheurs permettaient à nouveau aux cellules géantes de se diviser, celles-ci formaient des boucles en différents points avant la division. Ensuite, elles se divisaient au niveau de ces boucles ou à proximité. L'augmentation de la quantité de FtsZ permettait de restaurer la division cellulaire.

Le mutant isolé par les chercheurs pourrait devenir un outil pour étudier la physiologie d'E. coli sur des aspects parfois difficiles à explorer dans de petites cellules. Ces longues bactéries pourraient aussi aider à mieux comprendre les bactéries pathogènes et servir à extraire du cytoplasme. Enfin, cette recherche pourrait trouver des applications pour fabriquer des tubes. Comme le suggère le chercheur, de nouveaux tubes industriels à l'interface de la biologie, de la science des matériaux et des nanotechnologies pourraient être produits à partir des parois cellulaires d'E. coli géante.