La bactérie R. Parkeri (magenta) peut être vue ici formant des contacts directs d’intervention avec le réticulum endoplasmique rugueux (cyan), le premier exemple connu d’un pathogène intracellulaire interagissant avec une membrane eucaryote de cette manière. Crédit: Lamason Lab.
Dans les manuels de biologie, le réticulum endoplasmique est souvent dépeint comme un organite distinct et compact près du noyau, et est communément connu pour être responsable du trafic et de la sécrétion des protéines. En réalité, l’urgence est vaste et dynamique, répartie dans toute la cellule et capable d’établir le contact et la communication avec et entre d’autres organites. Ces contacts membranaires régulent des processus aussi divers que le métabolisme des graisses, le métabolisme du sucre et les réponses immunitaires.
Explorer comment les agents pathogènes manipulent et détournent les processus essentiels pour promouvoir leurs propres cycles de vie peuvent révéler beaucoup de choses sur les fonctions cellulaires fondamentales et donner un aperçu des options de traitement viables pour les agents pathogènes sous-étudiés.
C’est le premier exemple connu d’un site de contact direct de l’interrogation entre un pathogène bactérien intracellulaire et une membrane eucaryote.
Le Lamason Lab étudie R. Parkeri comme modèle d’infection de la Rickettsia Rickettsii plus virulente. R. Rickettssii, porté et transmis par les tiques, provoque une fièvre tachetée de Rocky Mountain. Laissée non traitée, l’infection peut provoquer des symptômes aussi graves que l’insuffisance et la mort d’organes.
Rickettsia est difficile à étudier car il s’agit d’un pathogène obligatoire, ce qui signifie qu’il ne peut vivre et reproduire que des cellules vivantes, un peu comme un virus. Les chercheurs doivent faire preuve de créativité pour analyser les questions fondamentales et les joueurs moléculaires du cycle de vie de R. Parkeri, et il reste bien sûr sur la façon dont R. Parkeri se propage.
Détour à la jonction
Le premier auteur Yamilex Acevedo-Sánchez, un ancien du programme BSG-MSRP-bio et un étudiant diplômé à l’époque, trébucha les interactions ER et R. Parkeri tout en essayant d’observer Rickettsia atteignant une jonction cellulaire.
Le modèle actuel pour l’infection à Rickettsia implique une cellule de propagation de R. parkeri en se rendant aux sites de contact spécialisés entre les cellules et en étant englouti par la cellule voisine afin de se propager. Listeria monocytogenes, que le Lamason Lab étudie également, utilise des queues d’actine pour se propulser avec force dans une cellule voisine. En revanche, R. Parkeri peut former une queue d’actine, mais la perd avant d’atteindre la jonction cellulaire. D’une manière ou d’une autre, R. Parkeri est toujours en mesure de se propager aux cellules voisines.
Après un séminaire du MIT sur les fonctions moins connues de l’urgence, Acevedo-Sánchez a développé une lignée cellulaire pour observer si Rickettsia pourrait se propager aux cellules voisines en atteignant une balade aux urgences pour atteindre la jonction cellulaire.
Au lieu de cela, elle a vu un pourcentage inattendu de R. Parkeri entouré et enveloppé par les urgences, à une distance d’environ 55 nanomètres. Cette distance est significative car les contacts membranaires pour la communication inter-organisation dans les cellules eucaryotes forment des connexions de 10 à 80 nanomètres de large. Les chercheurs ont révélé que ce qu’ils ont vu n’était pas une réponse immunitaire, et les sections des urgences interagissant avec le R. parkeri étaient toujours liées au réseau plus large des urgences.
“Je suis de l’esprit que si vous voulez apprendre une nouvelle biologie, regardez simplement les cellules”, explique Acevedo-Sánchez. “La manipulation de l’organelle qui établit un contact avec d’autres organites pourrait être un excellent moyen pour un agent pathogène de prendre le contrôle pendant l’infection.”
Les connexions stables étaient inattendues parce que l’urgence se brise et réforme constamment des connexions, des secondes ou des minutes durables. Il était surprenant de voir les urgences s’associer de manière stable autour des bactéries. En tant que pathogène cytosolique qui existe librement dans le cytosol des cellules qu’il infecte, il était également inattendu de voir R. parkeri entouré d’une membrane.
Petites marges
Acevedo-Sánchez a collaboré avec le Center for Nanoscale Systems de l’Université Harvard pour voir ses observations initiales à une résolution plus élevée en utilisant la microscopie électronique à balayage de faisceau d’ions ciblées. FIB-SEM consiste à prendre un échantillon de cellules et à les faire exploser avec un faisceau d’ions focalisés afin de raser une section du bloc de cellules. À chaque couche, une image haute résolution est prise. Le résultat de ce processus est une pile d’images.
À partir de là, Acevedo-Sánchez a marqué les différents domaines des images – tels que les mitochondries, Rickettsia ou les urgences – et un programme appelé Ors Dragonfly, un programme d’apprentissage automatique, trié à travers les milliers d’images pour identifier ces catégories. Cette information a ensuite été utilisée pour créer des modèles 3D des échantillons.
Acevedo-Sánchez a noté que moins de 5% de R. parkeri formait des connexions avec les ER, mais de petites quantités de certaines caractéristiques sont connues pour être essentielles pour l’infection à R. parkeri. R. Parkeri peut exister dans deux États: mobile, avec une queue d’actine, et non-motile, sans elle. Chez les mutants incapables de former des queues d’actine, R. Parkeri est incapable de progresser vers les cellules adjacentes, mais chez les non-mutants, le pourcentage de R. Parkeri qui a des queues commence à environ 2% dans une infection précoce et ne dépasse jamais 15% à la hauteur de celui-ci .
L’ER interagit uniquement avec R. parkeri non mobile, et ces interactions ont augmenté de 25 fois chez les mutants qui ne pouvaient pas former des queues.
Création de connexions
Les co-auteurs Acevedo-Sánchez, Patrick Woida et Caroline Anderson ont également étudié les moyens possibles des liens avec les urgences. Les protéines VAP, qui médiatisent les interactions ER avec d’autres organites, sont connues pour être cooptées par d’autres agents pathogènes pendant l’infection.
Pendant l’infection par R. Parkeri, des protéines VAP ont été recrutées sur les bactéries; Lorsque les protéines VAP ont été éliminées, la fréquence des interactions entre R. parkeri et l’urgence a diminué, ce qui indique que R. parkeri peut profiter de ces mécanismes cellulaires à ses propres fins pendant l’infection.
Bien qu’Acevedo-Sánchez travaille désormais en tant que scientifique principal chez AbbVie, le Lamason Lab poursuit le travail d’exploration des acteurs moléculaires qui peuvent être impliqués, comment ces interactions sont médiatisées et que les contacts affectent le cycle de vie de l’hôte ou des bactéries.
L’auteur principal et professeur agrégé de biologie Rebecca Lamason a noté que ces interactions potentielles sont particulièrement intéressantes car les bactéries et les mitochondries auraient évolué à partir d’un ancêtre commun. Le Lamason Lab a exploré si R. Parkeri pouvait former les mêmes contacts membranaires que les mitochondries, bien qu’elles ne l’ont pas encore prouvé. Jusqu’à présent, R. Parkeri est le seul pathogène cytosolique qui a été observé se comporter de cette façon.
“Ce ne sont pas seulement les bactéries qui se heurtent accidentellement à l’urgence. Ces interactions sont extrêmement stables. L’ER est clairement largement enroulé autour de la bactérie et est toujours connecté au réseau ER”, explique Lamason. “Il semble que cela ait un but – ce qui est ce but reste un mystère.”
Plus d’informations:
Yamilex Acevedo-Sánchez et al, Rickettsia Parkeri forme de vastes contacts stables avec le réticulum endoplasmique rugueux, Journal of Cell Biology (2025). Deux: 10.1083 / jcb.202406122
Fourni par le Massachusetts Institute of Technology
Citation: Alliances invisibles: les royaumes entrent en collision car les bactéries et les cellules forment des connexions captivantes (2025, 24 janvier) récupérées le 24 janvier 2025 de
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