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Voici les images les plus détaillées de bactéries vivantes prises à ce jour

Crédits : Benn et al./UCL

Des chercheurs ont récemment capturé certaines des vues les plus détaillées de bactéries E.Coli dans le but d’en apprendre davantage sur la membrane externe de ces organismes. Une meilleure compréhension de ces structures pourrait permettre de favoriser la lutte contre la résistance aux antibiotiques.

À force d’absorber des antibiotiques dans le but de lutter contre les maladies infectieuses, les bactéries ont évolué pour développer une résistance. En conséquence, les moyens de lutte sont de moins en moins efficaces. Récemment, des chercheurs ont tiré la sonnette d’alarme, arguant qu’une action urgente était nécessaire pour contrôler l’utilisation de ces médicaments avant qu’ils ne cessent de fonctionner complètement. De son côté, l’OMS estime également que ces bactéries résistantes pourraient tuer jusqu’à dix millions de personnes d’ici 2050.

Gros plan sur E. coli

Il devient ainsi urgent de proposer de nouvelles approches capables de prévenir ces infections. Dans le cadre d’une étude récente, une équipe de l’University College London s’est intéressée à la membrane externe des bactéries à Gram négatif Escherichia coli. Ces structures visent à maintenir leur contenu en place et à les protéger des attaques extérieures. Mais de quoi cette « peau » est-elle véritablement constituée ? Et comment s’articule-t-elle ?

« La membrane externe est une formidable barrière contre les antibiotiques et est un facteur important pour rendre les bactéries infectieuses résistantes aux traitements médicaux. Cependant, on ne sait pas encore comment cette barrière est constituée, c’est pourquoi nous avons choisi de l’étudier de manière aussi détaillée« , souligne ainsi Bart Hoogenboom, biophysicien et principal auteur de ces travaux.

Pour cette recherche publiée dans PNAS, l’équipe s’est appuyée sur un microscope à force atomique de nouvelle génération capable de « piquer » en continu la surface de ces membranes pour déterminer leur forme avec précision. Comme le souligne Science Alert, « c’est un peu comme lire le braille, mais avec des lasers à la place du bout des doigts« .

Ces travaux ont permis de produire certaines des images les plus nettes jamais réalisées de bactéries vivantes.

bactéries E. coli
Gros plan sur des bactéries E. coli. Crédits : Benn et coll., PNAS, 2021

Une structure bien organisée

Nous avions jusqu’alors tendance à penser que la membrane externe bactérienne proposait des protéines réparties sur la membrane de manière désordonnée et mélangées avec d’autres éléments constitutifs de la membrane. Ces travaux démontrent que ce n’est pas le cas.

Vous remarquerez sur l’image ci-dessus de nombreux petits trous. Il s’agit de protéines baril bêta appelées porines qui forment des tunnels à travers la membrane de la bactérie pour favoriser les échanges de molécules. Vous remarquerez également de petites sections de surface lisse. Il s’agit de lipopolysaccharides, un type de lipide capable de se dilater à mesure que la cellule se développe. Sur ces images, les plaques lipidiques sont donc séparées des protéines.

« Nous concluons que la membrane externe est une mosaïque de régions riches en lipopolysaccharides et en protéines séparées en phases, dont le maintien est essentiel à l’intégrité de la membrane, et donc au mode de vie d’une bactérie à Gram négatif« , écrit l’équipe.

Forts de ce constat, les chercheurs pourront maintenant commencer à explorer si et comment une telle structuration est importante pour la fonction membranaire, et dans quelle mesure cette « peau pourrait être percée » pour favoriser l’absorption d’antibiotiques.