Mise en évidence du chimiotropisme chez l'archéobactérie halophile Halobacterium salinarum

Autres activités et protocoles avec H. salinarum :

Introduction

Halobacterium dispose de plusieurs systèmes de transduction lui permettant de détecter la présence dans le milieux de diverses substances chimiques. Couplés au "moteur" flagellaire, ces transducteurs entraînent l'attraction de la cellule ou au contraire son éloignement, selon la nature et la concentration des substances présentes. Des systèmes comparables existent pour différentes longueurs d'onde de la lumière.
Halobacterium est particulièrement attiré par quelques acides aminés, leucine, isoleucine, valine, méthionine, cystéine et arginine. C'est avec l'arginine, acide aminé qui sert de substrat à la fermentation chez Halobacterium que l'effet est le plus marqué. Différents di et tripeptides comportant un ou plusieurs des acides aminés précédents ont aussi un effet attractant. En revanche, aucun sucre n'a cet effet et les benzoates et phénolates ont un effet répulsif.
On peut tester l'effet de différentes substances chimiques en suivant le principe du protocole ci-dessous.

Protocole

Réaliser une culture en milieu liquide complet et la laisser se développer pendant quelques jours jusqu'à ce que le milieu soit suffisamment trouble, correspondant à un grand nombre de cellules.

Préparer à part du milieu de culture liquide et y mélanger 0,25 % d'agarose.
Faire chauffer jusqu'à dissolution de l'agarose puis laisser refroidir.
Couler le milieu contenant l'agar dans une boîte de Pétri sur environ 5 mm d'épaisseur.
Prélever 1 à 2 mL de la culture dense et les verser dans la boîte de Pétri.
Mélanger avec un agitateur en verre pour disperser les cellules dans l'ensemble de la boîte.
Placer un cube de la substance à tester dans la boîte. La substance ne doit pas se dissoudre dans le milieu, sinon elle finira par diffuser partout. Dans l'exemple ci-dessous, c'est du bouillon en cube lyophylisé qui a été testé. Ce type de produit alimentaire fabriqué à partir d'extrait de viande contient de nombreux acides aminés et peptides.
Pour tester un acide aminé, le dissoudre à une concentration minimale de 50 mmol.L-1 dans une solution d'agarose à 2 %. Chauffer pour faire fondre l'agarose puis couler dans un moule quelconque, comme les barquettes en plastique pour petits gâteaux. Laisser prendre au réfrigérateur puis découper des cubes d'agarose d'environ 1 cm de côté. Placer un cube dans la boîte de Pétri.
Recouvrir la boîte de papier d'aluminium pour éviter l'effet éventuel de la lumière et abandonner la boîte pendant quelques jours.

Résultats

Après plusieurs jours de culture à l'obscurité, le cliché montre que les bactéries se sont regroupées autour du cube de bouillon, comme le montre la densité élevée de cellules visible à l'oeil nu autour du cube.
Elles ont vraisemblablement été attirées par les acides aminés et les peptides qui diffusent lentement à partir du cube et ont nagé vers le cube à l'aide de leurs flagelles. Le sens de rotation de ces derniers est conditionné par une cascade de signalisation intracellulaire qui dépend de l'interaction entre les substances chimiques détectées et des récepteurs membranaires et cytoplasmiques auxquels elles se lient.


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Didier Pol © 2007 

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