Représentation de l’archaellum de M. villosus mettant en évidence les deux sous-unités alternées en bleu et orange (premier plan) et les cellules de M. villosus en train de nager (arrière-plan). Crédit : Université d’Exeter
Des scientifiques de l’Université d’Exeter ont découvert de nouvelles informations sur les minuscules hélices utilisées par des organismes unicellulaires appelés archées.
Comme les bactéries, les archées se trouvent dans une vaste gamme d’habitats – y compris à l’intérieur des corps humains – mais contrairement aux bactéries, elles ne sont pas connues pour causer des maladies.
Certaines archées se propulsent à des vitesses incroyables en faisant tourner un filament en forme de spirale appelé archaellum. Grâce à un puissant microscope cryo-électronique, la nouvelle étude a examiné ce filament de plus près que jamais auparavant.
L’équipe de recherche – qui comprenait l’Université de Regensburg – s’est concentrée sur les points suivants Methanocaldococcus villosusune espèce que l’on trouve près des volcans sous-marins au large de l’Islande, où les températures de l’eau peuvent atteindre environ 80°C.
“M. villosus nage à une vitesse d’environ 500 longueurs de corps par seconde “, a déclaré le Dr Lavinia Gambelli, du Living Systems Institute (LSI) d’Exeter.
“Si l’on considère que la cellule minuscule ne mesure qu’un micromètre environ, cela signifie un demi-millimètre en une seconde.
“A première vue, cela ne semble pas beaucoup. Mais en comparaison, un guépard n’atteint que 20 longueurs de corps par seconde – donc, si une cellule d’une longueur d’un demi-millimètre se déplace en une seconde, elle ne peut pas le faire. M. villosus cellule avait la taille d’un guépard, elle nagerait à environ 3 000 kilomètres par heure.
“La vitesse incroyable que M. villosus peut atteindre fait de lui l’un des organismes les plus rapides de la planète.”
En utilisant le microscope cryo-électronique, les chercheurs peuvent voir des objets dont la largeur est aussi petite que quelques atomes d’hydrogène.
“À cette résolution, nous pouvons voir le tissu même de la vie et étudier les processus biologiques fondamentaux à un niveau de détail atomique”, a déclaré le Dr Bertram Daum, également du LSI.
“Dans cette étude, nous avons pu examiner de près la plus petite hélice du monde, pour en savoir plus sur sa forme et son fonctionnement”.
“En plus de nous en apprendre davantage sur ces organismes fascinants, cette étude pourrait avoir des implications pour la santé humaine et la technologie.
“Les archées représentent un pourcentage considérable des micro-organismes présents dans le corps humain. Jusqu’à présent, aucun d’entre eux ne s’est avéré pathogène, mais cela reste une possibilité.
“A l’avenir, il pourrait même être possible de développer des dispositifs robotiques microscopiques pour l’administration de médicaments, basés sur les minuscules hélices utilisées par les archées.”
L’étude a découvert que le filament utilisé par M. villosus est constitué de milliers de copies de deux protéines alternées, alors que les filaments étudiés précédemment ne présentaient qu’une seule protéine.
Ceci suggère que l’architecture et l’assemblage d’un archaellum est plus complexe que ce que l’on pensait auparavant.
Les chercheurs ont également identifié deux éléments structurels majeurs qui permettent au filament d’archaellum de se déplacer, propulsant la cellule à grande vitesse.
L’étude a été financée par le Conseil européen de la recherche.
L’article, publié dans le journal Nature Communicationsest intitulé : “Un filament archaellum composé de deux sous-unités alternées”.
Référence : “An archaellum filament composed of two alternating subunits” par Lavinia Gambelli, Michail N. Isupov, Rebecca Conners, Mathew McLaren, Annett Bellack, Vicki Gold, Reinhard Rachel et Bertram Daum, 7 février 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28337-1
