Avantages d’utiliser la motilité de type swarming chez la bactérie Pseudomonas aeruginosa

Landry, May (2019). Avantages d’utiliser la motilité de type swarming chez la bactérie Pseudomonas aeruginosa Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en Microbiologie Appliquée, 115 p.

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Résumé

Les comportements sociaux font partie intégrale de la vie en communauté et les microorganismes n’échappent pas à cette règle. Les bactéries sont des organismes unicellulaires préférant généralement la vie en communauté et ayant la capacité de communiquer entre elles à l’aide de molécules de signalisation. Ce mode de communication est nommé quorum sensing et est employé autant par les bactéries à Gram-négatif qu’à Gram-positif. Le quorum sensing régule différents comportements sociaux chez les bactéries, dont certains types de motilité. Les bactéries sont capables de se déplacer de nombreuses façons, qu’il s’agisse d’un déplacement individuel tel que par la motilité de type swimming ou d’un déplacement de groupe tel que les motilités de types twitching ou swarming.

Dans cette étude, l’organisme étudié est Pseudomonas aeruginosa. Il s’agit d’un pathogène opportuniste à Gram-négatif que l’on retrouve dans différents environnements tels que le sol, les milieux aqueux mais aussi les milieux hospitaliers. Il est notamment impliqué dans de nombreuses infections telles que chez les individus au système immunitaire affaibli ou chez les grands brûlés ayant des plaies importantes. Il est surtout connu pour son implication dans l’infection des voies respiratoires des individus atteint de fibrose kystique, une maladie héréditaire létale. Cet organisme est aussi reconnu car il peut se déplacer en utilisant trois types de motilité différents, soit le swarming, le twitching et le swimming. La motilité de type swarming est un mode de déplacement social qui se caractérise par un mouvement rapide et coordonné d’une colonie bactérienne. Cette motilité se produit sur la surface d’un environnement semi-solide. La bactérie P. aeruginosa peut réaliser cette motilité dans des conditions standard de laboratoire. Le swarming est étudié depuis de nombreuses années mais les avantages évolutifs derrière ce déplacement sont encore peu connus. Nous avons donc proposé différents objectifs permettant d’approfondir les connaissances sur cette motilité et plus spécialement sur les avantages qui sont apportés à la bactérie.

Cette étude a mis en évidence que la motilité swarming est influencée par la concentration nutritionnelle de son environnement. En effet, un milieu trop pauvre en nutriments causera une diminution importante de la surface recouverte par la colonie dans les conditions étudiées. Dans le cas contraire, un milieu très riche causera aussi une diminution de la motilité, ce qui indiquerait que la colonie n’a pas à se déplacer autant pour combler ses besoins nutritionnels. Un environnement minimal apportant une source de carbone et d’azote est préférable pour effectuer une motilité swarming. Ainsi, les résultats indiquent qu’une colonie en swarming n’ira pas s’aventurer sur un milieu pauvre pour aller à la recherche de nutriments mais préfèrera rester au niveau d’un environnement riche. Différentes sources d’azote ont aussi été testées et le NH4Cl est préféré au NaNO3 qui induit un changement du patron de motilité.

Des co-cultures de P. aeruginosa avec une espèce bactérienne aussi retrouvée au niveau des poumons des personnes atteintes de fibrose kystique, Burkholderia cenocepacia ont été étudiées. Cet objectif a permis d’aborder le thème des colonies polymicrobiennes en swarming et d’en apprendre plus sur les bénéfices compétitifs de cette motilité. Quoique la souche B. cenocepacia K56-2 soit non motile dans les conditions testées, lorsqu'elle se retrouve en coculture avec la souche sauvage de P. aeruginosa PA14, elle démontre alors une motilité de type swarming, vraisemblablement en utilisant PA14 pour se déplacer. Cette «collaboration» a été approfondie en utilisant des souches dérivées de PA14, soit les mutants ΔpilA, fliC- et ΔpilAfliC-. Un plan de répartition des différentes souches dans le patron de la colonie swarming a été établi et il semblerait que K56-2 agisse en tant que « hitchhiker » lorsqu’elle est combinée à PA14. Ainsi, deux souches non-motiles lorsqu’elles sont cultivées séparément peuvent le devenir lorsqu’elles se retrouvent ensemble sur un milieu swarming. Il en est donc ainsi lorsque K56-2 se retrouve cocultivée avec PA14 fliC-, ΔpilAfliC- et cupAfliC-.

Un dernier objectif a permis d’étudier le phénomène de résistance aux antibiotiques chez les bactéries en swarming. En effet des travaux réalisés dans notre laboratoire ont démontrés que PA14 est plus résistante aux antibiotiques lorsqu’elle se retrouve dans un milieu swarming. Nous avons donc démontré que des concentrations sous-inhibitrices de tobramycine influencent non seulement la motilité mais aussi le phénotype de la colonie. En augmentant la concentration d’antibiotique, il a été possible d’observer un élargissement des dendrites d’une colonie en swarming, ainsi que l’apparition d’une bordure plus opaque. Des tests de cytométrie ont été réalisés pour étudier la composition de ces bordures en les comparant avec les centres des dendrites. Les résultats obtenus ne démontrent pas une grande différence entre les zones prélevées.

Ces différents résultats ont donc permis d’approfondir nos connaissances sur la motilité de type swarming ainsi que sur les avantages apportés à P. aeruginosa lors de ce mode de déplacement.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Déziel, Éric
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:30
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:30
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15817

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