Les spores bactériennes sont des cellules dormantes qui peuvent résister à des stress multiples, notamment aux antibiotiques, aux désinfectants, à l’irradiation et aux températures élevées. Cette résilience s’avère avantageuse lorsque les spores sont utilisées pour le bénéfice des humains, comme dans le cas des probiotiques, mais elle pose un problème majeur de santé publique, de sécurité alimentaire ou de menace bioterroriste lorsqu’il s’agit de spores de bactéries pathogènes.
La spore doit sa résistance à des assemblages intracellulaires et extracellulaires durables qui protègent la cellule et son matériel génétique, tout en la maintenant réceptive à son environnement, afin qu’elle puisse germer et reprendre sa croissance végétative dans des conditions appropriées. Deux mécanismes moléculaires principaux nécessaires à l’acquisition des propriétés de résistance sont la transition du chromosome d’une structure compacte à un arrangement cristallin, et le dépôt d’une enveloppe protéique épaisse et multicouche appelée le manteau. L’assemblage de ces structures protectrices reste énigmatique car elles impliquent des complexes moléculaires de dimensions nanométriques qui ne se forment pas ou ne fonctionnent pas correctement en dehors de l’environnement cellulaire.
Deux équipes dirigées par Cécile Morlot et Guy Schoehn à l’IBS, en collaboration avec la ligne CM01 de l’ESRF (Grenoble, FR) et le CEITEC (Brno, CZ), ont analysé par cryo-tomographie électronique des lamelles de cellules produites par cryo-FIB/SEM (Focused Ion Beam micromachining monitored by Scanning Electron Microscopy) afin d’étudier l’ultrastructure de la spore bactérienne. Ces travaux ont notamment révélé qu’à des stades intermédiaires du développement de la spore, le chromosome forme un tore constitué de fibrilles, et que les protéines de l’enveloppe forment un empilement de couches amorphes ou structurées de dimensions et de composition distinctes.
Seules quelques études en cryo-tomographie électronique de cellules bactériennes sporulantes ont été rapportées jusqu’à présent et ce travail est le premier à aborder l’ultrastructure du chromosome de la spore et du manteau, posant ainsi les bases pour la dissection des mécanismes impliqués dans la résistance de la spore bactérienne.
Ultrastructure of macromolecular assemblies contributing to bacterial spore resistance revealed by in situ cryo-electron tomography. Bauda E, Gallet B, Moravcova J, Effantin G, Chan H, Novacek J, Jouneau PH, Rodrigues CDA, Schoehn G, Moriscot C, Morlot C (2024). Nat. Commun. 15(1):1376. doi : 10.1038/s41467-024-45770-6.
Contact : Cécile Morlot, chercheuse CNRS du Groupe Pneumocoque (IBS/PG)