Les bactéries possèdent un mécanisme simple mais efficace qui contrôle leur sensibilité aux stimuli environnementaux. Une équipe de recherche de l'Université de Bâle montre que la réactivité des cellules est directement liée à leur taux de croissance : plus une cellule grandit lentement, plus elle réagit avec sensibilité à son environnement. Cette sensibilité accrue peut donner aux cellules un avantage décisif en termes de survie.
Le groupe de recherche du professeur Dr. Erik van Nimwegen au Biozentrum de l'Université de Bâle a découvert un nouveau mécanisme chez les bactéries qui contrôle leur réponse aux conditions environnementales dominantes. Ils ont dérivé leur théorie d’une observation aussi simple qu’impressionnante : le taux de croissance des bactéries et leur sensibilité aux molécules de signalisation semblent être liés. L’équipe de recherche a ensuite démontré la théorie du mécanisme sous-jacent chez la bactérie E. coli.
« Nous avons constaté que plus la cellule se développe lentement, plus elle est sensible aux signaux de l’environnement », explique l’auteur principal, le Dr Thomas Julou. « Ce qui nous a particulièrement fascinés, c’est la simplicité de ce mécanisme et son caractère vraisemblablement universel dans les systèmes biologiques. » Lorsque la vie se déroule bien et que les cellules se développent rapidement, elles ignorent le « bruit » de l’environnement. Mais lorsqu’ils se sentent mal, ils « écoutent » très attentivement, explorent leur environnement et en tirent de nouvelles stratégies de survie.
La théorie sous-jacente : le taux de croissance d’une cellule détermine la vitesse à laquelle les molécules de signalisation dans la cellule sont diluées, y compris celles impliquées dans la régulation des gènes. Dans les cellules à croissance rapide, les molécules de signalisation disparaissent plus rapidement en raison de cette dilution, de sorte que les stimuli externes sont atténués et la cellule les perçoit effectivement moins fortement. Dans les cellules à croissance lente, cependant, les molécules de signalisation persistent plus longtemps, peuvent s’accumuler plus facilement et rendent ainsi les cellules plus sensibles aux changements environnementaux.
Le groupe de recherche a pu non seulement établir ce lien de manière théorique, mais également le prouver expérimentalement chez la bactérie E. coli. Des méthodes modernes telles que la microfluidique en combinaison avec la microscopie à intervalles réguliers pour l'analyse de cellules individuelles ont été utilisées. Cependant, certains résultats ont également été obtenus grâce à des expériences classiques qui auraient été possibles même aux débuts de la biologie moléculaire.
« Pour moi personnellement, l’étude montre de manière très impressionnante que même les principes biologiques fondamentaux qui semblent évidents rétrospectivement ne sont parfois découverts que par une analyse théorique », déclare Erik van Nimwegen. Le lien récemment découvert entre la croissance cellulaire et le traitement du signal fournit également de nouvelles perspectives sur la logique de la prise de décision cellulaire et a des implications de grande portée pour la compréhension du comportement bactérien, y compris la résistance aux antibiotiques.
publication originale
Thomas Julou, Théo Gervais, Daan de Groot, Erik van Nijmegen
Titre court : Le taux de croissance contrôle la sensibilité des circuits de régulation des gènes.
Progrès scientifiques (2025), doi: 10.1126/sciadv.adu9279
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