Escherichia coli : organisme modèle de laboratoire
La face cachée de la diversité
Fun fact : La diversité de formes adoptées par les espèces bactériennes est particulièrement vaste (étoile, multi-lobée, croissant…). Mais chaque souche est en mesure de contrôler sa forme caractéristique.
Personne contact : Manuel Campos, chargé de recherche : manuel.campos@univ-tlse3.fr
Photo originale
Crédits photos : ©Marie-Line Daveran-Mingot et ©David Villa
Escherichia coli Famille : Enterobacteriaceae Forme : bâtonnet Type : Gram négatif Découverte : en 1885, par Theodor Escherich Adresse : tube digestif Spécificité : bactérie commensale dont la plupart des souches sont inoffensives, celles produisant des shigatoxines sont pathogènes. Pathologies : gastroentérite, infection urinaire, méningite ou sepsis
Explications
Comme tous les êtres vivants, les bactéries ont besoin de se reproduire. Mais ici, la prolifération cellulaire se fait sans reproduction sexuée ! Chaque cellule est capable de multiplier son volume (et tout ce qu’elle contient) par 2 – en moyenne – avant de se diviser, sans autres apports que sa nourriture. Imaginez une machine qui soit capable de construire une copie d’elle-même sans que nous n’ayons à lui fournir ni outils ni matière première ! Chaque cellule est un ‘système intégré’, autosuffisant, en moins d’un micromètre cube et 5,000 gènes. Au cours de l’évolution, les bactéries ont développé des stratégies de prolifération extrêmement robustes, adaptées à leurs niches écologiques.
L’efficacité de la reproduction bactérienne, par sa vitesse et son faible taux d’échec, est un facteur majeur qui détermine sa capacité à proliférer (se développer) ou non dans son milieu.
Une cellule mère, possédant un volume et une quantité d’ADN minimaux pour ses conditions de croissance (ici représentée avec une unique copie chromosomique, en bleu), augmente sa taille, réplique son matériel génétique depuis l’origine de réplication (symbolisée par un cercle sur le chromosome) jusqu’au terminus de réplication (symbolisée par un carré bleu) et se divise en deux cellules filles identiques. Le temps depuis la naissance de la cellule jusqu’à sa division représente une génération (voir panneau Interstell’Art pour la division cellulaire). Dans des conditions favorables, les souches d’Escherichia coli se divisent en 20 minutes
Escherichia coli : Dr Jeckyll et Mister Hyde !
L’appellation Escherichia coli représente une espèce bactérienne. Les différentes souches de cette espèce peuvent être :
– Escherichia coli commensale : souche présente dans notre microbiote intestinal, elle n’est pas dangereuse. Cette catégorie représente 95% des souches d’Escherichia coli.
– Escherichia coli pathogène : qui peut provoquer une maladie. Certaines souches d’Escherichia coli sont équipées pour se développer dans des endroits qui nous causent des maladies. Par exemple, certaines peuvent s’installer à l’intérieur des cellules de notre vessie et causer une infection urinaire, d’autres peuvent libérer des toxines dans notre intestin, ou s’installer dans nos cellules intestinales et générer des diarrhées qui peuvent être graves dans certains cas (exemple des pizzas contaminées).
– Escherichia coli : souche de laboratoire qui sert à beaucoup d’expériences dans les laboratoires de microbiologie (Elle n’est plus adaptée au milieu naturel).
Au laboratoire, nous étudions les différences de croissance, de taille, de vitesse de division, ainsi que d’autres paramètres liés à la prolifération cellulaire, dans différentes souches d’Escherichia coli. L’étude des divers équilibres dynamiques entre croissance et cycle cellulaire nous permet d’identifier l’origine des variations et donc les mécanismes de coordination de leur prolifération. Connaitre la diversité de ces mécanismes nous informe sur les contraintes rencontrées par les différentes souches et leur manière de s’adapter. Ces connaissances nous permettront de mieux comprendre ce qui amène une souche bactérienne à devenir pathogène ou commensale et peut-être de mieux gérer la dynamique de ces souches dans un environnement aussi complexe que notre microbiote intestinal.
Cela pourrait aussi nous inspirer pour développer des modes de vies extrêmement intégrés, où les ressources disponibles doivent être allouées de manière dynamique pour allier croissance avec les ressources disponibles, tout en assurant une maintenance efficace.
