Les cyanobactéries qui manquent de place se mettent en pause


Les cellules situées au centre de cette colonie de cyanobactéries rayonnent plus que celles situées en périphérie.

Carte blanche. Devant un buffet à volonté, l’inclination d’un convive à remplir son assiette ne dépend pas uniquement de la disponibilité des victuailles. Sa décision – après parfois bien des hésitations, voire à regret –, tient également compte de ce qu’il lui reste d’appétit, de l’esthétique de chaque plat, de cette odeur d’ail qui fait saliver l’un et dégoûte l’autre, du nombre de calories dépensées lors de son dernier tour de danse, ou de la sensation inconfortable que sa ceinture est soudain trop serrée.

Les micro-organismes intègrent eux aussi de multiples signaux, parfois contradictoires, qui les informent sur leur environnement et leur état physiologique. Bien qu’ils les perçoivent de manière différente et qu’aucun cerveau ne décide de leurs actions, l’intégration de ces signaux leur permet d’adapter leur métabolisme en conséquence. A l’image du gourmand incommodé par un costume trop étroit, les bactéries doivent ainsi parfois modérer leur apport énergétique faute d’espace, comme l’illustre un article publié dans le numéro de mai de la revue Nature Microbiology par une équipe de recherche de l’université de Boulder (Colorado).

Le groupe dirigé par Jeffrey Cameron étudie et modélise la croissance de bactéries photosynthétiques du phylum des cyanobactéries. Comme les plantes, ces bactéries utilisent l’énergie lumineuse afin de synthétiser, à partir d’eau et de dioxyde de carbone, la matière organique nécessaire à leur croissance et à leur métabolisme énergétique. Les cyanobactéries captent la lumière du jour grâce aux phycobilisomes, des antennes constituées de pigments et associées à des membranes intracellulaires. Chaque antenne transmet alors l’énergie lumineuse qu’elle absorbe à un complexe moléculaire ancré dans ces membranes – le photosystème –, ce qui initie la chaîne des transferts énergétiques et des réactions chimiques de la photosynthèse.

L’activité photosynthétique interrompue

En observant la croissance des bactéries dans un espace contraint en deux dimensions et illuminé de façon uniforme, les chercheurs ont constaté que les bactéries positionnées le plus au centre d’une colonie deviennent fluorescentes ; ils ont alors cherché à comprendre les raisons de cette émission lumineuse. En reproduisant l’expérience dans différentes conditions, par exemple en faisant varier la viscosité du milieu de culture, ce qui permet d’augmenter ou de réduire les frictions entre les bactéries et leur substrat ainsi qu’entre bactéries, ils ont montré que l’émission de fluorescence est directement induite par la contrainte mécanique qui s’exerce lorsque les bactéries deviennent plus serrées, et non à des différences d’illumination ou d’apport de substances nutritives. Ils ont également identifié la source moléculaire de l’émission fluorescente : lorsque les bactéries sont soumises à une contrainte mécanique, les phycobilisomes se dissocient des membranes. Isolés, donc devenus incapables de transmettre leur énergie aux photosystèmes, ils se déchargent de l’excès d’énergie captée, entre autres, par l’émission d’une fluorescence rouge.

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