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6.2: Signalisation bactérienne
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Signalisation bactérienne
 
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* La traduction du texte est générée par ordinateur

6.2: Signalisation bactérienne

Aperçu

Parfois, un groupe de bactéries se comporte comme une communauté. Pour ce faire, ils s’engagent dans la détection du quorum, la perception d’une densité cellulaire plus élevée qui entraîne un changement dans l’expression des gènes. La détection du quorum implique à la fois la signalisation extracellulaire et intracellulaire. La cascade de signalisation commence par une molécule appelée autoinducteur (IA). Les bactéries individuelles produisent des IA qui se déplacent hors de la membrane cellulaire bactérienne dans l’espace extracellulaire. Les IA peuvent se déplacer passivement le long d’un gradient de concentration hors de la cellule, ou être activement transportés à travers la membrane bactérienne.

La concentration extracellulaire des IA donne des signaux aux bactéries

Lorsque la densité cellulaire dans les populations bactériennes est faible, les IA se diffusent loin des bactéries, en gardant la concentration environnementale des IA faible. À mesure que les bactéries se reproduisent et continuent d’excréter les IA, la concentration d’IA augmente, atteignant finalement un seuil de concentration. Ce seuil permet aux IA de lier les récepteurs membranaires sur les bactéries, déclenchant des changements dans l’expression des gènes dans toute la communauté bactérienne.

Gramme staining

De nombreuses bactéries sont largement classées comme gram positive ou gram négatif. Ces termes se réfèrent à la couleur que les bactéries prennent lorsqu’elles sont traitées avec une série de solutions de coloration qui ont été développés par Hans Christian Joachim Gram il ya plus d’un siècle. Si les bactéries prennent une couleur pourpre, elles sont gram-positives; s’ils ont l’air rouges, ils sont gramnégatifs. Ces couleurs de tache sont ramassées par les bactéries en raison des différentes chimies de leurs parois cellulaires. La composition différente des parois cellulaires bactériennes détermine les façons dont les bactéries interagissent les unes avec les autres et leur environnement et sont souvent directement impliquées dans la cause de la maladie. Par exemple, les parois cellulaires des bactéries gramnégatives sont principalement faites de lipopolysaccharide, également connu sous le nom d’endotoxine, qui provoque un choc septique dans le sang d’un patient.

Détection du quorum chez les bactéries gram positives et gram négatives

Chez les bactéries gram-positives, la détection du quorum se produit le plus souvent en deux étapes. Tout d’abord, l’IA, un peptide autoinducteur (AIP), lie un récepteur membran selon le cas lorsque la concentration externe est suffisamment élevée. La liaison active les enzymes internes, ce que l’on appelle les kinases de second messager qui phosphorylatent les facteurs de transcription. Les facteurs de transcription régulent alors l’expression de différents gènes.

Dans le cas de nombreuses bactéries gramnégatives, cependant, la détection du quorum a lieu dans un processus en une seule étape. Lorsque la concentration externe des IA atteint le seuil, l’IA traverse la membrane (via un transporteur) et réintègre la cellule. Une fois à l’intérieur, il peut interagir directement avec les facteurs de transcription pour réguler l’expression des gènes. Ce type de signalisation ne nécessite pas d’intermédiaire ou de second messager. L’IA elle-même est le messager. Cependant, même sans un deuxième messager, la signalisation intracellulaire peut être compliquée.

Signalisation dans une bactérie qui produit de la lumière

Un exemple de ceci est la bactérie Photorhabdus luminescens, qui est gram négatif. Il produit l’autoinducteur 2 (AI-2) comme signal de détection de quorum et comme signal intracellulaire. Les bactéries libèrent l’IA-2 dans l’environnement. Lorsque l’IA-2 atteint des niveaux de seuil en dehors des cellules bactériennes, AI-2 se lie à un transporteur de cassettes à liaison ATP (ABC) sur la membrane bactérienne, et il est réintérialisé par le transporteur ABC. Puis, une kinase intracellulaire, LsrK, phosphorylates AI-2 lui-même. Une fois activé de cette façon, AI-2 lui-même peut effectuer comme un facteur de transcription, activant les gènes qui codent l’enzyme luciferase. La luciferase produit de la lumière lorsqu’elle catalyse des réactions spécifiques. Ainsi, ce n’est que lorsque la population de luminescens Photorhabdus atteint une densité critique que vous pouvez voir leur bioluminescence. Il a été suggéré que cette bactérie était responsable de la lueur bleu-vert vu dans les blessures de certains soldats de la guerre civile américaine après la bataille de Shiloh.

Signalisation du quorum et infections bactériennes des dispositifs médicaux implantés

La propagation des bactéries à travers la surface des implants médicaux se produit par la signalisation du quorum et peut causer des infections potentiellement mortelles. Une grande partie de la recherche est en cours, pour trouver des moyens d’arrêter la formation de biofilms bactériens dans les milieux médicaux. Une grande partie de cette recherche se concentre sur le développement de nouveaux matériaux qui ne sont pas utilisables à la croissance bactérienne. Cependant, les composés biologiques, y compris les substances produites par certains types de bactéries, sont également à l’étude pour leurs propriétés d’inhibition bactérienne.


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