Moteurs flagellaires : l’efficacité énergétique des bactéries

Les bactéries se déplacent grâce à des structures filiformes appelées flagelles, qui tournent pour les propulser dans les fluides. Ce mouvement est alimenté par un complexe protéique connu sous le nom de moteur flagellaire.

Le moteur flagellaire comprend deux composants principaux : le rotor et les stators. Le rotor, une grande structure rotative ancrée à la membrane cellulaire, entraîne le mouvement du flagelle. Autour de lui, les stators possèdent des canaux ioniques transportant des protons ou des ions sodium, selon l’espèce bactérienne. Lorsque ces particules chargées passent à travers, les stators subissent des modifications structurelles qui génèrent une force faisant tourner le rotor. Bien que de nombreuses recherches aient porté sur les stators, la structure exacte et le fonctionnement de leurs canaux ioniques restent flous.

Une équipe dirigée par le professeur adjoint Tatsuro Nishikino du Nagoya Institute of Technology a étudié le moteur flagellaire de Vibrio alginolyticus, en collaboration avec des chercheurs des universités d’Osaka, de Kyoto et de Nagoya. Leurs résultats, publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences le 30 décembre 2024, ont utilisé la cryo-microscopie électronique (CryoEM) pour obtenir des images haute résolution de V. alginolyticus normal et génétiquement modifié. L’équipe a identifié des cavités moléculaires clés pour les ions sodium en analysant les stators dans différents états.

Sur la base de leurs résultats, l’équipe a proposé un modèle expliquant le flux d’ions sodium à travers le stator. Les sous-unités des stators de Vibrio alginolyticus forment un anneau, agissant comme des filtres permettant sélectivement aux ions sodium d’entrer dans des cavités spécifiques. Les chercheurs ont également étudié comment le phénamil, un inhibiteur des canaux ioniques, bloque ce flux.

Modèle proposé du flux d’ions sodium

Ces découvertes pourraient avoir d’importantes implications médicales. Comme l’explique Tatsuro Nishikino : « La motilité flagellaire joue un rôle dans les infections et la toxicité de certaines bactéries pathogènes. Cette étude vise à identifier des moyens de limiter leur mobilité et de les inactiver. Comprendre le mécanisme moléculaire de cette motilité est essentiel pour y parvenir. »

En outre, ces recherches pourraient inspirer des conceptions innovantes de machines microscopiques. Tatsuro ajoute : « Les moteurs flagellaires sont des nanomachines moléculaires d’environ 45 nm de diamètre avec une efficacité énergétique proche de 100 %. Nos résultats représentent une avancée clé pour comprendre les mécanismes de génération de couple, essentiels à la conception de moteurs moléculaires à l’échelle nanométrique. »

Nous espérons que de futures recherches continueront à percer les secrets de ces fascinantes machines naturelles !

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Lire l’article original :  Scitechdaily

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