Module 3A Différenciation bactérienne et reconnaissance des pairs

Question 1

Les bacté peuvent se différencier morphologiquement en formant des spores. Quel sont les rôles des endo et exo?

Answer 1

Endo : protection
Exo : dormance et propagation

Question 2

Quels sont les grandes étapes de la formation d’endospore?

Answer 2

• Après une division cellulaire et un signal de sporulation, la bacté va former un septum (petit segment à l’extrémité avec de l’information génétique)
• Ce septum rentre ensuite à l’intérieur de l’autre partie de la cellule.
• Formation du cortex et tunique
• Lyse du sporange (ce qui l’entoure) et libération du spore.

Question 3

Qu’est-ce que la germination?

Answer 3

C’est lorsqu’un bacté de se remet a croitre après avoir été un spore. Lorsque la croissance recommence et la dégradation du spore.

Question 4

Quels sont les différentes parties d’un endospore?

Answer 4

1. Core (centre):
   Déshydraté, sorte de gel
   Riche en acide et ions calcium
   Présence de SASP (small acid-soluble proteins)
2. Cortex:
   Peptidoglycans branchés
3. tunique:
   Couches de protéines spécifiques aux spores
4. Croûte:
   Couverture externe de protéines

Question 5

À quoi résiste les endospores?

Answer 5

Chaleur
Stress chimique
UV et autres rayonnements

Donc traverse bien le temps, sur des périodes incroyablement longues

Question 6

Qu’est-ce qu’un germinant nutritif et non-nutritif?

Answer 6

Les germinants nutritifs sont des nutriments spécifiques qui encouragent la croissance,

tandis que les germinants non-nutritifs sont des signaux environnementaux (causer par d’autres bacté en croissance par exemple (en chaine)) qui initient la germination sans fournir directement de ressources nutritives.

Question 7

Pourquoi endospores sont parfois utiles et d’autres nuisibles?

Answer 7

Utile : Peut servir de fertiliseur et d’indicateur en labo

Nuisible: peut survivre longtemps dans sol, donc difficile à éliminer, peut revenir plus tard pour causer problème de santé.

Question 8

Quels sont les grandes étapes de la formation d’exospores?

Answer 8

1. création de cellule sporogénique
2. Création d’un grand nombre de chromosome en ligne
3. Sporulation

Question 9

Signaux qui déclenche la sporulation en endo et exo?

Answer 9

Le manque de nutriments est ce qui cause la création de spore!

Question 10

Des kystes sont des structures de dormance qui existe chez bacté. Quoi de spécial?

Answer 10

Lors de la germination, hay plusieurs nouvelles cellules qui en sort (mais à la base c’est une bacté)

Question 11

Qu’est-ce que la différenciation de fonction? Avec un exemple.

Answer 11

C’est lorsque dans une population de bactérie, il y a plusieurs individus avec des rôles différents (et donc des morphologies différentes).

Des bacté peuvent perdre leur flagelle pour former des pédoncules et ainsi s’accrocher à des endroits spécifiques selon les nutriments. Lorsqu’ils vont se dédoubler/reproduire les descendants vont quand même avoir la forme avec une flagelle car c’est la forme de base.

Question 12

Qu’est-ce que la différenciation biochimique? Quels sont les deux types de métabolites et quand sont-ils produit?

Answer 12

Les bactéries peuvent être distinguées en fonction de leur capacité à produire certains produits chimiques.

Métabolites primaires :
Molécules synthétisées par les microorganismes lors de leur multiplication, contribuent activement à la croissance
Ex. Protéines, acides aminés, vitamines, glucides, …

Métabolites secondaires :
Molécules produites généralement lors de la phase stationnaire des microorganismes, pas nécessairement de fonction précise dans le métabolisme microbien.
*****Ex. Pigments, antibiotiques, mycotoxines, …

Question 13

Exemples de métabolites secondaire utile (Pigments)?

Answer 13

DONC des rôles très variés MAIS pas en lien avec la croissance de l’organisme.

Phénazines: Peuvent être transporteurs d’électrons, sidérophores, impliqués dans la virulence ou la formation de biofilm.

Violacéine :
Sous contrôle QS, et comporte une activité anti-microbienne et anti-virale

Caroténoïdes: Famille de molécules produites par les microorganismes, algues, champignons et plantes
Produits en réponse aux stress, utiles entre autre pour la protection contre le rayonnement UV

Question 14

Métabolites secondaires utiles: Antibiotiques, comment fonctionne?

Answer 14

Certaines bacté en produisent mais ça prend un concentration précise pour tuer les autres!

Question 15

Quels sont les différences entre exotoxine et endotoxine?

Answer 15

Exotoxine : Toxine produite et relâchée par bacté vers l’extérieur de son corps (métabolite)

Endotoxine : Partie intégrante de la bactérie, la cellule doit être digéré pour la relâcher. La bacté ou spore doit être absorber par un autre organisme et c’est en se fragmentant que ça devient la toxine.

Question 16

Exemple de différenciation fonction ET biochimique?

Answer 16

Voir note de cours sur streptomyces coelicolor (diapo #15)

Question 17

Qu’est ce qu’une cellules persistantes (persisters), quel stratégie elles utilisent et pourquoi cela cause problème?

Alors, quels stratégies pour régler ce problèmes de persisters?

Answer 17

Ce sont les bacté survivantes à des traitements d’antibiotiques. Elles sont en état de dormance partielle (croissance très lente / arrêtée), cela cause problème car la majorité des antibio visent des systèmes qui permettent leur division ou d’autres processus actifs de leur croissance pour les éliminer.

Stratégies pour contourner le problème des persisters :
- Antibiotiques dont la cible ne doit pas nécessairement être métaboliquement active (ex.
membranes).
- Forcer les persisters à re-croître pour augmenter l’efficacité des traitements.***
- Modification chimique d’antibiotiques connus pour maximiser l’effet.

Question 18

Qu’est-ce qui induit la différenciation entre les persisters et les autres bacté?

Answer 18

Les persisters vont avoir un métabolisme réduit pour plusieurs raisons.

• L’environnement (stress, présence de biofilm, endocytose par macrophages)
• Facteur stochastique (hasard qu’ils survivent!)

Cela cause des variation phénotypique, mais certaines mutations peuvent
augmenter le taux d’apparition de persisters.

Question 19

Quels sont les avantages et les inconvénients de la vie multicellulaire pour les m.o. unicellulaire?

Answer 19

Inconvénients:
- Coût énergétique de la synthèse des molécules de
communication
- Limitation de mouvement
- Gestion des tricheurs

Avantages :
- Résistance aux stress (température, pH, pression
osmotique, …)
- Meilleure utilisation de nutriments
- Protection contre les prédateurs
- Division des tâches, + facile + efficace

Question 20

La majorité du temps, quels sont les deux grandes tâches qui sont séparés dans la différenciation chez les m.o. unicellulaire en groupes?

Answer 20

Le déplacement et la sporulation (dispersion)

Question 21

Qu’est ce que la division du travail, pourquoi c’est avantageux à une popu?

Qu’est-ce qu’il doit y avoir à l’intérieur d’une population?

Division du travail = ? + ?

Answer 21

Différenciation + Coopération = Division du travail

Pour avoir une division du travail, il doit y avoir à l’intérieur d’une population :

• Des types cellulaires clairement définis et mutuellement exclusifs (différenciation)

ET

• Présence de coopération, donc de tâches qui se complémentent.

La division du travail permet à une population d’effectuer en même temps deux
activités coûteuses, et donne ainsi un meilleur fitness à
la population.

Question 22

Qu’est-ce qu’un tricheur? (cheaters)

Quels sont les deux types?

Answer 22

C’est un organisme qui profite des produits d’une population mais ne contribue pas.
Profite mais ne participe pas à la production.

• Tricheurs de biens communs : Consomme les métabolites mais contribue pas à production
• Tricheurs développementaux : on dit que ceux faisant les spores sont des tricheurs pour ceux étant actif et produit les tiges ou le déplacement.

Question 23

Comment contourner le problème des tricheurs dans une espèce? (2)

Answer 23

• Proximité physique : former des biofilms épais autour des biens ou envoyer les produits dans une direction précise, évitant les cheaters.
• Reconnaissance des pairs : À l’intérieur d’une même espèce, les populations peuvent varier
  beaucoup au niveau de leur génome. Ainsi, les bacté peuvent communiquer/sélectionner avec qui elles veulent partager leurs biens et aider à leur croissance.

Question 24

Lorsque les bacté reconnaissent leurs pairs intra-spécifique, quels sont les deux options qui s’offrent alors?

Answer 24

• Sélection de soi : Contrôle du développement via contact direct et des protéines extracellulaires.
  Peuvent se reconnaitre et s’aider dans croissance
• Élimination des autres : Lorsque 2 popu se rencontre ils peuvent chercher à s’éliminer (pour pouvoir mieux coloniser le milieu) avec des molécules antimicrobiennes de surface.

Question 25

Comment une bacté peut inhiber/éliminer les autres après une reconnaissance par contact direct intra ou inter-spécifique?

Answer 25

Les bras servant à la reconnaissance vont aussi livrer des toxines à l’intérieur de la cellule. Ainsi, si la bacté n’a pas le même opéron que le donneur (donc ne produit pas les inhibiteurs de la toxine précise) alors elle ne pourra pas inactiver la toxine et cela cause des dommages cellulaires. Dans le cas contraire, la toxine est inhibée et la reconnaissance entre ‘‘ami’’ est inoffensive.

Question 26

Donne quelques exemples d’interactions inter-spécifique, comment c’est dans le sol?

Answer 26

Extrêmement général

Signalisation
Quorum sensing
Interactions trophiques (pour grandir)
Mutualisme
Compétition
Compétition pour le fer
Modification du biofilm

Beaucoup plus de compétition que de mutualisme dans le sol!

Question 27

Pour la communication inter-spécifique, quels sont les molécules médiant le signal?

Quels réponses sont possibles?

Donne en un exemple d’interaction!

Answer 27

Molécule médiant le signal:
Molécules de quorum sensing
Antibiotiques
Peptidoglycanes
Sidérophores

Réponses possibles :
Inhibition/stimulation de croissance
Inhibition/stimulation du biofilm
Induction de la synthèse de métabolites secondaires (différenciation!!!)

Une interaction pourrait être avec les sidérophores, si une espèce en produit des plus efficace qu’un autre alors il remporte les fers du milieu et nuit à l’autre.

C. Albicans peut ressentir les AHL (molé de QS) de Pseudomonas et ainsi garder une forme levure qui y est moins sensible que forme hyphe. Des molé de QS de Albicans inhibe certaines toxines de Pseudomonas.