(A) Image au microscope électronique à balayage d'une cellule bactérienne et de vésicules membranaires extracellulaires (MV). (B) Dessin schématique de l'observation des MV à l'aide de l'imagerie de phase par microscopie à force atomique. (C) Cartographie des propriétés physiques des MV en utilisant l'imagerie de phase par microscopie à force atomique. Les VM sont codés par couleur sur une échelle allant de « non adhérent/dur » (sphères de couleur rougeâtre) à « adhérent/doux » (sphères de couleur verdâtre). Crédit :Université de Kanazawa
Un aspect de l'activité bactérienne est la production de ce qu'on appelle des vésicules membranaires extracellulaires (VM) :des « paquets » biologiques enveloppés dans une membrane lipidique-bicouche, portant par exemple du matériel génétique. En plus d'avoir des fonctions biologiques spécifiques, Les MV sont de plus en plus utilisées dans les applications nanobiotechnologiques, y compris l'administration de médicaments et le transport d'enzymes. Afin de mieux comprendre les processus impliquant les MV, une appréhension complète de leurs propriétés physiques est essentielle. En particulier, le degré d'hétérogénéité des vésicules libérées par un seul type de bactérie est un point important. Maintenant, Azuma Taoka de l'Université de Kanazawa, Nobuhiko Nomura de l'Université de Tsukuba et ses collègues ont abordé cette question, et démontrent une hétérogénéité physique auparavant non reconnue dans les vésicules membranaires de quatre types de bactéries.
Les chercheurs ont appliqué la microscopie à force atomique (AFM) à imagerie de phase pour étudier les propriétés physiques des MV produites par E. coli, P. aeruginosa, P. denitrificans et B. subtilis . En imagerie de phase AFM, un échantillon est « taraudé » avec une pointe en porte-à-faux oscillante de taille nanométrique ; le retard observé dans l'oscillation de la pointe par rapport à l'oscillation libre fournit une mesure de la dissipation d'énergie due à l'interaction avec la surface de l'échantillon. Cette dispersion, à son tour, est lié aux propriétés physiques de la surface, y compris l'adhérence, élasticité et frottement, dont les variations sont dues à des différences de composition.
Taoka, Nomura et ses collègues ont enregistré des images de phase de nombreux MV, et un code couleur des MV sur une échelle allant de « non adhérent/dur » (faible adhérence, élasticité et/ou frottement) à « adhérent/doux » (forte adhérence, élasticité et/ou frottement). En analysant ces cartes, les scientifiques ont découvert une grande diversité de propriétés physiques des MV. Ils ont vérifié si les cartes avaient changé pendant l'imagerie ; les propriétés physiques étaient stables dans le temps, la diversité pourrait donc être considérée comme une caractéristique intrinsèque des MV.
Les chercheurs ont découvert que l'hétérogénéité physique est causée par des facteurs biologiques, car la taille MV et les déphasages ne sont pas corrélés. Par ailleurs, ils ont observé que différents types de bactéries forment des MV avec différentes distributions de propriétés physiques. Finalement, les scientifiques ont fait valoir que la forte hétérogénéité observée reflète la composition chimique des MV étant hétérogène.
Le travail de Taoka, Nomura et ses collègues présentent non seulement des informations importantes sur les propriétés des MV produites par différentes bactéries, mais montre également la puissance de l'AFM par déphasage en tant qu'outil pour les vésicules biologiques. Citant les chercheurs :« On s'attend à ce que l'utilisation de ces techniques de pointe pour la cartographie physique à l'échelle nanométrique contribue à fournir des informations plus détaillées sur la nature inconnue des MV bactériennes et à élucider les mécanismes moléculaires soutenant leurs fonctions. »
