Modèle extracellulaire modifié. Le modèle biomoléculaire basé sur les analyses de données d'expression génique soutient la réduction des molécules de glucose (gradient bleu) et l'accumulation d'acide (gradient d'or) proposées pour se produire dans la couche limite autour de la cellule. On a émis l'hypothèse que cet environnement extracellulaire altéré résulterait d'un effet de forces réduites entraînées par la gravité agissant sur le système cellule-liquide et a été présenté comme le mécanisme biophysique régissant le comportement bactérien dans l'espace. Les cercles bleus indiquent la surexpression des gènes associés au métabolisme, tandis que les cercles dorés représentent la surexpression des gènes des conditions acides. Crédit :Zea et al (2016)
La réduction du transport extracellulaire des molécules peut expliquer les changements de comportement bactérien dans l'espace, selon une étude publiée le 2 novembre, 2016 dans la revue en libre accès PLOS UN par Luis Zea de l'Université du Colorado, Rocher, et collègues.
Comprendre le comportement des bactéries dans l'espace est important pour protéger les astronautes lors de longs vols spatiaux, et des recherches antérieures ont montré que les bactéries se comportent différemment dans l'environnement de microgravité de l'espace. Par exemple, dans l'espace, les bactéries se multiplient en nombre plus élevé et, dans certains cas, sont plus virulentes et moins sensibles aux antibiotiques. Les chercheurs avaient précédemment émis l'hypothèse que ce comportement résultait du manque de gravité réduisant le mouvement des molécules extracellulaires et entraînant une réduction de la disponibilité des nutriments, cependant, il y avait peu de preuves pour soutenir cette théorie.
Pour mieux comprendre le modèle de transport extracellulaire réduit, les auteurs de la présente étude ont comparé l'expression des gènes entre E. coli cultivé à la Station spatiale internationale et cultivé sur Terre. Les auteurs ont découvert que dans l'espace, les bactéries ont exprimé plus de gènes associés à des conditions de famine, comprenant des gènes codant pour des protéines pour la synthèse d'acides aminés, dégradation du glucose et utilisation de sources de carbone alternatives. Ce modèle d'expression génique est probablement une réaction à la disponibilité réduite du glucose, soutenant le modèle de mouvement réduit des molécules dans l'environnement extracellulaire de la bactérie.
Ces nouvelles données d'expression génique fournissent donc des preuves supplémentaires que le comportement altéré des bactéries dans l'espace résulte d'une diminution de la gravité entraînant une réduction du transport extracellulaire des molécules. Les futures expériences de vol spatial qui examinent une variété d'autres espèces bactériennes dans des conditions de croissance différentes pourraient aider à expliquer les changements dans la croissance bactérienne et la virulence qui pourraient affecter de manière significative les personnes vivant dans l'espace.
« L'environnement de microgravité de la Station spatiale internationale est maintenant utilisé pour une myriade de lignes de recherche, par exemple :développement de vaccins, trouver de nouvelles cibles moléculaires contre les agents pathogènes résistants aux médicaments, et le test de molécules à utiliser contre l'ostéoporose ou le cancer, " dit Zea. " Cette nouvelle compréhension de la façon dont les processus biophysiques extracellulaires initient des signaux de transduction mécanique chez les bactéries dans l'espace peut servir non seulement à protéger les astronautes lorsqu'ils s'aventurent au-delà de l'orbite terrestre, mais aussi ces autres axes de recherche."
