Rapide, pouvez-vous décrire vos grands-parents? Staphylococcus aureus, ou le staphylocoque doré, peut et c’est une seule cellule. Si vous ne le pouviez pas, vous devriez leur rendre visite plus souvent. Dans tous les cas, un papier très cool est sorti récemment, mais avant de pouvoir y arriver, nous devons commencer par revenir en arrière pour expliquer une structure bactérienne très importante appelée peptidoglycane.,
Peptidoglycane est un polymère d’acides aminés (d’où le peptido-) et de sucres (d’où le –glycan) qui constitue la paroi cellulaire de toutes les bactéries. Cette structure est si fondamentale pour la vie bactérienne que la division fonctionnelle majeure des espèces bactériennes est basée sur la structure de cette couche de peptidoglycane, qui peut être exploitée par un protocole de coloration spécial.
Oui, je l’ai déjà utilisé mais cela fonctionne toujours. Crédit: Moi.
en 1884, un gars nommé Gram a développé une technique de coloration pour visualiser des échantillons bactériens (maintenant appelé une tache de Gram)., C’était vraiment important parce que, comme le raconte l’histoire, la pneumonie était un gros problème à l’époque et il y avait trois causes; inconnu (identifié plus tard comme une pneumonie virale) et deux types de pneumonie bactérienne causée par Streptococcus pneumoniae ou Klebsiella pneumoniae. Il est important de noter que la pneumonie causée par le streptocoque est plus contagieuse et se développe plus rapidement que la pneumonie causée par Klebsiella, qui a tendance à affecter uniquement l’immuno-compromis., La tache de Gram, qui était rapide et définitive, a permis de regrouper les trois différents types de patients atteints de pneumonie, réduisant ainsi la propagation et prévenant ainsi la maladie.
coloration de Gram de cultures mixtes de S. aureus (violet) et E. coli (rouge). Crédit: Wikimedia.
alors, comment la tache de Gram a-t-elle fonctionné? En raison de la couche de peptidoglycane., La couche de peptidoglycane épaissie dans les cellules à Gram positif leur permet de retenir la tache (donc restant « tache positive » ou » Gram positif) où comme la couche mince vue dans les cellules à Gram négatif ne peut pas empêcher la tache de sangsuer (donc tache et Gram négatif). Bien sûr, Gram lui-même ne le savait pas, mais sa tache a été un succès et c’était 1884 alors donnez-lui une pause.
image assez simple mais tout est codé en couleur. Crédit: Wikimedia.
Peptidoglycane est également d’une importance vitale pour les antibiotiques de travail., Le rôle d’une paroi cellulaire bactérienne est défensif. Le mur est là pour la même raison, notre peau est sur nous, pour garder l’intérieur et l’extérieur et il le fait en physique limitant la taille et la forme de la cellule. Dans le monde microbien, l’une des forces les plus importantes qui modifient la taille et la forme des cellules est, croyez-le ou non, l’eau.
Une cellule bactérienne est une petite bulle salée existant généralement dans un environnement moins salé., Le problème réside dans le fait que l’environnement moins salé veut égaliser toutes les concentrations de sel afin que l’eau se précipite dans la cellule pour diluer sa salinité jusqu’à ce qu’elle corresponde à celle de l’environnement, ou jusqu’à ce qu’elle éclate et tue la cellule. Ce processus est donné le nom d’osmose inverse. Le rôle du peptidoglycane est d’agir comme une barrière physique à la cellule qui prend beaucoup d’eau et se tue. C’est comme essayer de gonfler un ballon à l’intérieur d’une petite boîte, une fois qu’une certaine quantité d’air va dans la boîte repousse le ballon en expansion et plus d’air ne peut être poussé dans le ballon.,
mais supposons que nous puissions briser cette paroi peptidoglycane, ce qui entraînerait la bactérie perdre cette couche protectrice et devenir vulnérable à l’osmose provoquant la pop cellulaire. Ne serait – ce pas un excellent antibiotique?
il s’avère que c’est un excellent antibiotique, la pénicilline. La pénicilline agit en inhibant la réparation de la couche de peptidoglycane, donc en endommageant les composés et le peptidoglycane est compromis, ce qui le rend susceptible à la lyse osmotique.
cela explique également pourquoi la pénicilline et son dérivé sont plus efficaces contre les cellules Gram positives., Avec sa couche de peptidoglycane cachée sous une membrane lipidique externe, il est plus difficile pour la pénicilline d’atteindre le peptidoglycane où elle a une activité tandis que les parois cellulaires Gram positives laissent le peptidoglycane exposé.
la pénicilline est si bonne pour tuer les bactéries que les bactéries ont dû évoluer pour la contourner. Ils le font de deux façons, soit ils détruisent la pénicilline elle-même, soit ils changent la cible de la pénicilline en quelque chose que la pénicilline ne peut pas reconnaître., Quoi qu’il en soit, notre utilisation de la pénicilline et notre exploitation de cette paroi peptidoglycane ont déclenché une course aux armements avec le monde microbien afin qu’ils puissent protéger le précieux peptidoglycane.
j’ai mentionné en haut que S. aureus sait à quoi ressemblait grand-parent et que cela était lié au peptidoglycane et cela revient à la façon dont cette bactérie détermine comment elle va se diviser.
un article récent dans Nature Communications par le Groupe du Professeur Simon Foster (Turner et al.,, 2010, voir ci-dessous) a montré que le staphylocoque doré a des crêtes détectables dans sa structure peptidoglycane, une sorte de croûte de tarte qui peut être trouvée dans un motif très spécifique. Ils ont constaté qu’une crête était équatoriale (côte entière), une deuxième crête ne coupait qu’un hémisphère (demi-côte) et une troisième crête coupait perpendiculairement la moitié de l’hémisphère précédemment coupé (quart de côte).,
Il est connu depuis un certain temps que le staphylocoque se forme en grappes, en fait son nom vient du mot grec pour les raisins, et encore plus récemment, il a été observé que la division cellulaire staphylococcique a lieu dans un ordre très spécifique. La première division est dans l’axe des x, la seconde dans l’axe des y puis la troisième dans l’axe des z avant de se répéter. Chaque division cellulaire a lieu dans un nouveau plan et à angle droit par rapport à la dernière division cellulaire.
mon propre rendu des modèles de division S. aureus., Chaque division numérotée dans l’ordre et il devrait être évident que » 1 » et » 4 » sont la même étape dans un cycle de répétition. Crédit: Moi.
ce que le professeur Foster et son groupe ont montré, c’est que les croûtes à tarte ou nervures de peptidoglycane marquent le site de synthèse du peptidoglycane pendant la division cellulaire staphylococcique et, en raison de la façon dont chaque cellule se divise, elle conserve les informations des deux divisions précédentes, ses divisions parentale et grand-parentale! De plus, cette observation indique que ce processus n’est pas aléatoire et donc probablement entraîné par le peptidoglycane lui-même.,
le peptidoglycane est une substance merveilleuse. Sans cela, les bactéries seraient vulnérables à la mort par l’eau, nous ne serions pas en mesure de les distinguer rapidement, facilement ou à moindre coût et nous serions sans pénicilline, peut-être la deuxième plus grande innovation biomédicale après les vaccins. Maintenant, il semble que le peptidoglycane puisse contrôler le site de division cellulaire, chez S. aureus de toute façon, indiquant qu’il pourrait y avoir plus à découvrir sur ce wonderwall bactérien.