Interactions biotiques Flashcards
Expliquer le quorum sensing.
C’est la reconnaissance de signaux chimiques par des récepteurs spécifiques. À une [ ] critique de signaux reconnus et de cellules par ces récepteurs, il y a activation d’un gène régulé pour avoir une activité métabolique.
Quels sont les avantages du quorum sensing?
Les bactéries s’assurent d’être en nombre suffisant avant d’entreprendre une certaine action qui est métaboliquement couteuse.
Quels genres de processus sont régulés par le quorum sensing? (4)
- Virulence
- Synthèse d’antibiotiques
- Formation de biofilms
- Transfert horizontal de gènes
Pourquoi l’utilisation des AHL est un type de quorum sensing chez les Gram négatifs?
Phénomène régulé par le quorum sensing, car il faut une grande qté de MO (Concentration critique) pour faire de la lumière
Quel est le rôle des AHL pour certaines bactéries Gram-?
Responsables de la virulence
Vrai ou Faux: Les récepteurs d’autoinducteurs sont intra et interspécifique à une espèce bactérienne. (système clé-serrure)
Vrai
Quelle est la différence entre les AHL et les gamma-butyrolactones?
Les gamma-butyrolactones sont liposolubles
À quoi servent les gamma-butyrolactones chez les Gram+?
- Production d’antibiotiques
- Sporulation
Qu’est ce que le QS peut faire chez les Gram+ comme Streptomyces griseus?
Agir comme un répresseur de la TRX et induire la TRX + efficacement.
Pourquoi les autoinducteurs peptidiques ne fonctionnent pas de la même manière que les gamma-butyrolactones?
Ils ne sont pas liposolubles. Ils doivent avoir un transport membranaire qui est extrêmement spécifique
Vrai ou Faux: Les MO ayant des récepteurs différents d’un autre MO ne peuvent pas interférer dans leur QS
Faux, un MO peut prendre tous les récepteurs pour favoriser son QS au détriment d’un autre MO
Quels genres de mécanismes signalétiques peut-on avoir en QS?
- Un à un: 1 signal=> réponse QS
- Intégration de signaux=> Signaux induisent 1 réponse
- Hiérarchie de signaux=> 1 récepteur induit une réponse au récepteur 2 en bloquant le récepteur 3 et 1 pour induire la réponse QS
La complexité des hiérarchies de signaux QS peut-elle mener à une résistance à plusieurs antibiotiques?
Oui
ex. P.aeruginosa
Est ce que les eucaryotes peuvent faire du QS?
Oui!
Expliquer le QS chez Candida albicans.
La forme de C.albicans varie selon la présence d’un composé spécifique dans le milieu. Un milieu riche en tyrosol favorise la formation d’hyphes et de biofilms, tandis qu’un milieu riche en farnésol favorise la formation de levures favorisant la dispersion.
Vrai ou Faux: Les récepteurs ont la capacité de percevoir des signaux QS de l’environnement
Vrai
Quels sont les effets des signaux de QS chez les plantes?
- Changement du protéome
- Promotion de la croissance
- Induction de résistance contre les pathogènes
Les effets des signaux QS chez les plantes dépendent de…
Du AHL qui est détecté par la plante
Quels sont les effets des signaux de QS chez les mammifères?
Les AHL peuvent entre autre facilement rentrer dans les cellules animales grâce à la membrane plasmique. Cela peut causer des changements au niveau des cellules du système immunitaire. La bactérie peut également ne plus ressentir son autoinducteur.
Quels sont les 3 principaux mécanismes d’interférence au QS ou Quorum quenching?
- Inhibition de synthèse de l’autoinducteur ou dégradation du l’autoinducteur
- Compétition pour la liaison au récepteur
- Désactivation du récepteur
Quels sont les différents types possibles de différentiation par des bactéries?
- Différentiation morphologique
- Différentiation de fonction
- Différentiation biochimique
- Différentiation métabolique
Qu’est ce que la différentiation? Donner un exemple
Adoption de différentes fonctions spécifiques par les MO en fonction du temps.
ex. Cellules souches
Quels types de spores peuvent être formées?
- Endospores
- Exospores
Quel est le rôle principal des endospores ?
Protection
Quel sont les rôles des exospores?
- Dormance
- Propagation
Quelle sont les étapes dans la formation d’endospores?
1- Émission de signaux menant à la sporulation 2- Division asymétrique 3- Formation d'une cellule à 4 membranes 4- Germination et croissance 5- Division cellulaire
Est ce que es signaux qui induisent la sporulation peuvent être du QS?
Oui
Quelles sont les 4 parties les + importantes dans la formation d’un endospore?
1- Core (centre)
2- Cortex
3- Tunique
4- Exosporium
Qu’est ce qui compose le core de l’endospore? Quels sont les rôles des composés?
- Ions Ca2+
- Acide dipicolinique=> fait un gel qui empêche la dénaturation du matériel génétique
- SASP=> protection contre UV et chaleur
Les endospores sont résistantes à quoi?(4)
- Chaleur
- Stress chimique
- UV et autres rayonnements
- Temps
Quelles sont les étapes de la germination des endospores? (3)
1- Activation
2- Germination
3- Croissance
Nommez des exemples de germinants nutritifs.
glucides et acides aminés
Nommez des exemples de germinants non nutritifs.
Sels biliaires, peptidoglycane
En quoi les endospores peuvent être utiles?
- Marqueur des fonctionnements à autoclave
- Biofertilisateurs
En quoi les endospores peuvent être nuisibles?
Anthrax=> dissémination de B.anthracis
Comment se fait la germination des exospores?
Elle se fait dans des conditions favorables à la croissance
Pourquoi est ce qu’il y a des signaux de sporulation qui sont émis pour produire des exospores?
Manque de nutriments
Quel est le but de la production d’exopsores chez les mycètes?
Propagation
Quels sont les différents types d’exospores produits chez les mycètes?
- Arthrospores
- Sporangiospores
- Conidiospores
- Blastospores
Qu’est ce que le holdfast?
Mélange extrêmement adhésif de protéines
Comment est ce que des individus d’une même population peuvent se différentier?
En captant des biorapporteurs différents
ex. individu A va coder pour la formation de biofilm et individu B va coder pour la sporulation
À quoi sert la différentiation de fonction dans une population microbienne?
Cela permet de maximiser les chances de survie de la population
Qu’est ce que des métabolites primaires? Donner des exemples
Molécules synthétisées par les microorganismes lors de leur multiplication
Contribuent activement à la croissance
Ex. Protéines, acides aminés, vitamines, glucides, …
Qu’est ce que des métabolites secondaires? Donner des exemples
Molécules produites généralement lors de la phase stationnaire des microorganismes
Pas nécessairement de fonction précise dans le métabolisme microbien
Ex. Pigments, antibiotiques, mycotoxines, …
Quelle est l’utilité des complexes protéines-pigments?
Utiles dans la photosynthèse
Quelle est l’utilité des phénazines?
Peuvent être transporteurs d’électrons, sidérophores, impliqués dans la virulence ou la formation
de biofilm.
Quelle est l’utilité de la violacéine?
Activité anti-microbienne et anti-virale
Quelle est l’utilité des caroténoïdes?
Utiles entre autre pour la protection contre les UV.
Pourquoi les MO sécrètent des antibios dans le sol?
- Ils sécrètent des antibios pour tuer les MO qui sont autour (arme de destruction massive)
- Ça sert dans la signalisation cellulaire (les antibios modulent le métabolismes de MO environnants)=> peut mener potentiellement au mécanisme de sporulation (induit une résistance supplémentaire aux antibios)
Est ce que les MO peuvent se différentier en fonction et biochimiquement?
Oui
ex. Streptomyces coelicolor
Comment est ce que S. coelicolor peut se différencier de manière biochimique?
Les hyphes sécrètent des antibios pour tuer les autres cellules qui sont autour, nourrit les hyphes aériens. En relâchant ses antibiotiques, cela correspond à un événement de mort cellulaire programmé dans le mycélium végétatif
Comment est ce que S. coelicolor peut se différencier de manière morphologique?
On a des hyphes aériens et des spores en même temps
Quelle est l’importance des cellules persistantes dans la différentiation de métabolisme?
Cela permet d’expliquer l’émergence des résistances aux antibios dans les traitements et pourquoi il faut finir les traitement d’antibiotiques jusqu’à la fin du traitement
Qu’est ce qu’une cellule persistante ou persister?
Cellule en état de dormance partielle et de contrôle restrictif du stress oxydatif. En d’autres mots, ce sont des cellules très paraisseuses qui sont quasiment en dormance
Comment on peut induire la différentiation?
- Environnement (stress, présence de biofilm, endocytose par macrophages)
- Facteur stochastique
- Variation phénotypique
Vrai ou Faux: Chez les persisters, on a des mutations au niveau du génome et non au niveau du métabolisme.
Faux, c’est le contraire
Quelles sont les stratégies pour contourner le problème des persisters?
- Antibiotiques dont la cible ne doit pas nécésairement être métaboliquement active
- Forcer les persisters à recroître pour augmenter l’efficacité des traitements antibiotiques
- Modification chimique d’antibios connus pour maximiser l’effet
Quelle est l’importance des antibios chez les persisters?
La plupart des antibios bloquent des processus actifs dans la cellule
Quels sont les inconvénients de la vie multicellulaire des MO unicellulaires?
- Coût énergétique de synthèse des adhésines et molécules de communication
- Limitation de mouvement
- Gestion des tricheurs
Quels sont les avantages de la vie multicellulaire des MO unicellulaires?
- Résistance aux stress (température, pH, pression osmotique, …) - Meilleure utilisation de nutriments - Protection contre les prédateurs - Division des tâches possible
Quels types de multicellularité sont possibles?
- Agrégats=> biofilms
- Swarms
- MMP=> contient 2 membranes avec 20 à 60 cellules
- Filaments
Comment est ce que la multicellularité complexe est faite chez Dictyostelium discoideum?(5 étapes)
1- amibe eucaryote unicellulaire qui se nourrit de bactéries
2- sécrétion d’AMPc=>chimitactisme= rassemblement d’amibe (wave)
3- formation de pseudopode=100 000ish amibes qui bougent ensemble
4- formation de la structure de fructification (simili-tige d’amibes)
5- ascension des spores dans les airs pour les relâcher et fin de la différentiation
Qu’est ce que des biens publics?
Molécules sécrétées par les membres d’une communauté microbienne pour qu’elle en aille les bienfaits
Comment est ce que les MO peuvent coopérer avec d’autres MO?(4)
- Acquisition de nutriments
- Molécules de quorum sensing
- Antibiotiques (synthèse et dégradation)
- Biosurfactants
Différentiation+Coopération=?
Division du Travail
Qu’est ce qu’il doit avoir àl’intérieur d’une population
- Types cellulaires clairement définis et mutuellement exclusifs
- Présence de tâches qui se complémentent
Quelle est l’utilité de la division du travail?
La division du travail permet à une population d’effectuer en même temps deux
activités/tâches métaboliquement coûteuses, et donne ainsi un meilleur fitness à
la population globale.
Comment peut-on contourner le problème des tricheurs à l’intérieur d’une même espèce?
- Proximité physique=> + une population est proche entre elle, - il y a de chance que les cheaters viennent interférer
- Reconnaissance des pairs
Comment est ce que la reconnaissance des pairs intra et inter espèce se fait?
En éliminant les autres par inhibition suite au contact= relâchement de toxines
Quelles sont les interactions inter-espèces possibles?
- Contact direct
- Molécules de communication=> 1 cellule envoit une molécule à une autre cellule qui a une réponse cellulaire intense qui modifie son métabolisme
- Manipulation de l’environnement=> 1 métabolisme d’une cellule, modifie le métabolisme d’une autre
Nommez 5 molécules qui peuvent donner un signal.
- Molécules de QS
- Antibiotiques
- Peptidoglycanes
- Surfactants
- Sidérophores
Nommez 4 réponses possibles suite à l’interaction inter-espèce via des molécules.
- Inhibition/stimulation de croissance
- Inhibition/stimulation du biofilm
- Induction de la synthèse de métabolites
secondaires (différenciation) - Altération de la virulence
Qu’est ce qu’un biofilm officiellement?
Les biofilms sont des agrégats de microorganismes dans
lesquels les les cellules sont fréquemment intégrées dans une matrice extracellulaire
autoproduite, les rendant adhérantes entre elles et/ou à une surface.
Quelles sont les 5 principales étapes du développement d’un biofilm?
- Attachement initial (réversible)
- Attachement irréversible
- Maturation (microcolonie)
- Maturation (macrocolonie)
- Dispersion
Qu’est ce qu’un attachement initial?
Colonisation d’une surface peut être complètement ou partiellement stochastique. Ce type d’attachement est réversible
Quand est ce qu’un attachement irréversible est fait?
Atteint lorsque la bactérie peut rester sur la surface même si des forces tentent de l’en empêcher
Comment se passe la maturation du biofilm?
1- Cellule attachée irréversiblement se reproduit
2- Formation d’une microcolonie entre via la sécrétion de matrice extracellulaire qui implique entre autre du QS
3- Production accrue de matrice extracellulaire jusqu’à ce qu’on obtienne un biofilm mature
Quels sont les signaux qui peuvent induire la maturation d’un biofilm?
- Densité de population=> + on est nombreux, + on est efficace pour faire le + de matrice possible
- Présence d’une surface
- Disponibilité en Fe ou oxygène=> + j’ai du Fe et O de disponible, + il y a de matrice extacellulaire produite pour le biofilm
- Présence de conditions idéales
Quelles sont les voies cellulaires de signalisation impliquées dans la formation de biofilm?
- Quorum sensing
- Two-component system
- Intégration de différents signaux
Quel est le rôle du c-di-GMP?
- Conférer la motilité si présent en petite quantité
- Induire la production de biofilms si en grande quantité
Comment est ce que le c-di-GMP réagit en présence de la diguanylate cyclase (DGC)?
Augmentation de la [ ] de matrice produite qui favorise la fabrication de biofilm
Comment est ce que le c-di-GMP réagit en présence de la phosphodiestérase (PDEA)?
Diminution de la [ ] de matrice produite
Qu’est ce qui compose généralement la matrice extracellulaire des biofilms?
- Exopolysaccharides
- Protéines
- ADN extracellulaire
Vrai ou Faux: Lorsque le biofilm est mature, il y a des liens qui sont faits entre les cellules via la matrice extracellulaire
Vrai
Quels sont les différentes causes des signaux environnementaux émis pour la dispersion du biofilm?
- Disponibilité des sources de C
- Manque en O
- Modification dans la disponibilité en Fe
- Changement de T
Vrai ou Faux: Si un biofilm manque de ressources, il ne va pas se disperser.
Faux, il va se disperser afin de maximiser la survie des colonies
Quels sont les différents signaux bactériens qui peuvent engendrer la dispersion d’un biofilm?
- QS
- Signaux extracellulaires
- Sécrétion d’enzymes et substances modfiant la matrice du biofilm
Vrai ou Faux: La dispersion d’un biofilm est souvent précédée par la mort et la lyse de cellules au centre du biofilm mature.
Vrai
Est ce que les structures de biofilms sont variables d’une espèce à une autre? Pourquoi?
Oui, parce qu’une souche produit un biofilm différent d’une autre et requiert des conditions différentes.
ex. Un biofilm de B. subtilis est différent de P. aeruginosa en apparence
Nommez 3 différentes structures que le biofilm peut adopter et leurs rôles .
- Canaux de circulation: permet une meilleure diffusion de l’eau, des nutriments et de l’O2
- Vide: augmente la surface de contact entre les cellules et le milieu extracellulaire
- Serpentins: facilite la dispersion
Nommer 5 propriétés de la matrice des biofilms.
- Adésion et agrégation des MO
- Adsorption
- Partage et rétention des enzymes
- Source de nutriments
- Tolérance et résistance
Quel est l’effet de l’adhésion et l’agrégation comme propriété matricielle du biofilm?
Favorise un consortium entre les différents MO. Ces interactions peuvent être autant nuisibles (compétition) que bénéfiques (meilleur échange de matériel génétique)
Quel est l’effet du partage et de la rétention des enzymes comme propriété matricielle du biofilm?
Les enzymes sont + à proximité et + faciles à utiliser. Cela rend la digestion + efficace
Quel est l’effet de la tolérance et la résistance comme propriété matricielle du biofilm?
- C’est le + grand avantage des biofilms
- Excellente protection contre les défenses d’un hôte, les prédateurs et les stress abiotiques
Est ce qu’un biofilm est une structure homogène?
Non, on a des gradients localisés dans un biofilm
ex. gradient de pH, en O2…
Quels sont les différents sous-types cellulaires que l’on peut retrouver dans un biofilm de Bacillus subtilis?
- Producteurs de masse
- Spores
- Cellules motiles
Comment peut-on faire un biofilm en laboratoire?
- Sur pétri
- Dans milieu liquide à l’interface air-liquide
- Dans un milieu de culture (interface solide-liquide)
- Miniaturisation du système de culture
- Observation en microscopie
Quels sont les avantages de la miniaturisation du système de culture pour produire des biofilms?
- Analyse in situ= temps réel
- Grande flexibilité
- Excellent contrôle de tous les paramètres expérimentaux
Comment fonctionne la miniaturisation du système de culture?
1- On inocule une flow cell avec des MO
2- On envoit une quantité de milieu nécessaire via une pompe directement dans la flow cell
Quelles sont les étapes dans la quantification de la formation de biofilms (méthode cristal-violet)?
1- Formation du biofilm dans une plaque de 96 puits
2- Vider le milieu et laver les puits
3- Ajouter une solution de cristal violet et incuber
4- Lavage et séchage à l’air
5- Resuspendre le cristal violet dans l’EtOH
6- Mesure de la DO
Comment on peut savoir si on a une petite ou grande quantité de biofilm qui est produite via la méthode du cristal violet?
+ la DO est élevée, + la qté de biofilm est élevée
À quoi sert le cristal violet dans la quantification des biofilms?
Le cristal violet va colorer le biofilm en s’attachant au exopolysaccharides.
Autre que quantifier la formation de biofilm, quelle est l’utilité de la méthode du cristal violet?
C’est utile pour voir si les mutants sont affectés par la production de biofilm par rapport à la WT
Quelles sont les 3 structures possibles qu’un biofilm composé peut avoir? Décrire l’interaction des MO entre eux pour chacune des structures.
- Microcolonies séparées: interactions négatives entre les 2 MO, 2 biofilms distincts
- Stratification: coopération métabolique ou compétition
- Co-agrégation: interactions bénéfiques entre les 2 MO
Quels sont les effets de la coopération sur un biofilm composé?
- Biomasse totale du biofilm + élevée
- Protection accrue contres les antibios, les défenses immunitaires de l’hôte et autres stress
- Coopération métabolique
Quels sont les effets de la compétition sur un biofilm composé?
- Inhibition de l’adhésion de l’espèce compétitrice
- Inhibition de la maturation du biofilm de l’espèce compétitrice
- Stimulation de la dispersion
Quelles sont les interactions possibles entre les MO d’un même biofilm?
- Interactions métaboliques
- QS
Vrai ou Faux: Il n’y a pas beaucoup de biofilms dans l’environnement
FAUX!!! ILS SONT PARTOUT!
Nommer un exemple de biofilm environnemental et ces avantages dans l’environnement
Biofilms de ruisseaux de montagnes
- Milieu oligotrophe qui est important pour favoriser une bonne coopération entre MO
- Communauté complexe qui est capable de dégrader à peut près n’importe quoi, car il a bcp d’enzymes différentes provenant de plusieurs espèces
Quelles sont les rôles des SRB-SOB et cyanobactéries dans leur biofilm?
- Cyanobactéries: fixatrices de carbone et libèrent le CO2
- SOB: oxydation et utilisation de soufre
- SRB: réduction des sulfates et utilisation du carbone en conditions anaérobies
Pourquoi il serait théoriquement mieux d’utiliser des biofilms plutôt qu’une culture planctonique pour la bio-remédiation?
- Grande tolérance aux stress environnementaux
- Densité cellulaire très élevée
- Diversité et interactions métaboliques
- Structure physique poreuse traversée par plusieurs canaux
- Sécrétion de surfactants
En quoi les biofilms sont aussi nuisibles que bénéfiques en industrie?
+: utile dans la filtration de l’eau
-: contamination de l’eau potable, échangeurs d’air et climatisation= perte monétaire importante
Quelles sont les réactions possibles lorsque les MIC sont en conditions aérobies?
- Production d’acide suite à l’oxydation du soufre
- Production de FeCl2 par l’oxydation du fer
Quelles sont les réactions possibles lorsque les MIC sont en conditions anaérobies?
Réactions électrochimiques à la surface des métaux
Quels sont les inconvénients des biofilms en industrie alimentaire?
- Altération de la qualité et la sécurité des aliments
- Dégradation de la machinerie
Quelles sont les stratégies de contrôle de la formation de biofilms nuisibles en industrie?(5)
- Petits nombres de bactéries au départ
- Surface défavorisant l’adhésion
- Limiter la croissance en limitant les nutriments mis à leur disposition
- Design + hygiénique
- Surveillance + fréquent des surfaces
Quels sont les effets des biofilms nuisibles en médecine?
- Ils peuvent s’associer aux cathéters et aux implants
- Biofilms dentaires
- Biofilms pulmonaires
- Infections nosocomiales
Quelles sont les étapes dans la formation de biofilms dentaires?
1- Colonisation d’actinobactéries et de strep
2- Co-adhésion avec les protéines de la salive
3- Co-agrégation avec des fusobactéries et pathogènes
4- + d’inflammation = gingivite suite à une augmentation de la [AI-2]
Quel est l’impact d’AI-2 dans la formation de biofilm dentaire?
Une quantité importante en AI-2 stimule les pathogènes et l’agrégation de + en + importante des pathogènes et une augmentation accrue de la virulence
Quels sont les problèmes reliés aux biofilms associés aux implantes et cathéters?
- Résistance aux antibiotiques: c’est seulement les cellules qui sont en surface qui sont affectées
- Résistance au système immunitaire: via la matrice extracellulaire et les persisters
- Libération de fragments dans le système sanguin
Quelles approches thérapeutiques ont été développées pour contrer les biofilms?
- Modification des surfaces (topographie, modification chimiques, “smart-surface”)
- Petits agents chimiques (nanoparticules)
- Destruction physique (mécanique, ondes, tensions de surface)
