Quand tu n'es qu'un parmi des milliards, il peut être difficile d'avancer. C'est le problème rencontré par la bactérie aquatique Leptothrix cholodnii, qui se trouve souvent dans les tapis microbiens visqueux communs aux plans d'eau riches en minéraux. Par conséquent, s'implanter dans ces communautés, L. cholodnii forme longue, filaments rigides qui deviennent partie intégrante de la structure du tapis microbien.

Dans une étude publiée la semaine dernière dans ACS Nano , une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université de Tsukuba a utilisé des chambres microfluidiques pour permettre la visualisation de L. cholodnii et étudier la contribution des nanofibrilles à la formation de filaments. Une meilleure compréhension de ce processus pourrait aider les chercheurs à faire des progrès significatifs dans l'utilisation de bactéries formant des gaines pour des processus tels que le développement de nouveaux oxydes de fer amorphes pour les anodes de batteries lithium-ion et la récolte industrielle de pigments et de métaux lourds.

Les filaments de L. cholodnii sont composés de chaînes de cellules initialement entourées d'une gaine souple constituée de milliers de minuscules structures ressemblant à des cheveux entrelacées appelées nanofibrilles. Lors de la formation des filaments, les bactéries libèrent des protéines qui oxydent le fer et le manganèse dans l'eau, produire des oxydes métalliques qui s'accumulent dans les nanofibrilles, les faisant durcir en un microtube. Les nanofibrilles peuvent également incorporer des métaux précieux tels que l'or, argent, titane, et zirconium. Cependant, le rôle exact des nanofibrilles dans la formation des filaments n'est pas connu.

« Parce que les tapis microbiens se trouvent souvent sur le lit des cours d'eau, nous avons utilisé des chambres microfluidiques pour reproduire l'eau courante trouvée dans ces endroits, " explique l'auteur principal de l'étude, Tatsuki Kunoh. " Nous avons laissé passer les cellules individuelles dans les chambres, puis nous avons utilisé des contraintes fluorescentes intermittentes et temporelles des nanofibrilles et la microscopie électronique à balayage atmosphérique pour examiner le comportement des cellules individuelles et les filaments multicellulaires en développement. "

Les chercheurs ont montré que les nanofibrilles sont essentielles pour la fixation des cellules bactériennes aux surfaces solides, qui est nécessaire à la formation des filaments. Confirmant ce constat, cellules variantes "sans gaine" de L. cholodnii, qui n'a pas produit de nanofibrilles, errait dans les chambres tout au long de l'expérience, incapable d'attacher ou de former un filament.

"En colorant par fluorescence les nanofibrilles, nous pourrions suivre leur distribution à la surface des cellules bactériennes, " dit le Dr Kunoh. " Fait intéressant, le positionnement des nanofibrilles semblait dicter la direction de l'allongement du filament - lors de l'allongement unilatéral, des nanofibrilles ont été regroupées autour de l'extrémité de la cellule qui ne se divise pas, en élongation bilatérale, les nanofibrilles n'étaient présentes qu'autour de la partie centrale de la cellule."

Les chercheurs ont également observé que les nanofibrilles étaient densément tissées autour des sections matures des filaments en croissance, mais formaient une structure en forme de toile plus ouverte autour des cellules nouvellement divisées.

Ces nouvelles connaissances sur le rôle des nanofibrilles dans le développement des filaments pourraient permettre aux chercheurs d'adapter L cholodnii pour une utilisation dans des applications industrielles telles que la bioremédiation, l'extraction de métaux lourds et précieux, et fabrication de microfils.