Viscosity mapping of the structures of Bacillus subtilis spores by fluorescence lifetime imaging
Cartographie de la fluidité des membranes de spores de B. subtilis par microscopie de fluorescence résolue en temps
Résumé
L’état de la membrane plasmique des cellules est un élément essentiel pour connaitre la condition
physiologique des cellules. Sur des microorganismes, cette connaissance permet de mesurer l’impact d’une
perturbation sur la structure cellulaire et sur sa survie ultérieure. La fluidité membranaire résulte tout à la
fois de la composition en phospholipides, de la présence et du rôle de certaines molécules comme les
stérols, les protéines transmembranaires mais aussi des conditions thermodynamiques et physico-chimiques
extérieures (P, T, aw). La bactérie Bacillus subtilis est capable dans des conditions défavorables de passer
d’un état actif végétatif à l’état de spore, état de dormance accompagné d’un enkystement cellulaire. Dans
cet état, la structure unique de la spore comporte deux membranes phospholipidiques. La membrane
interne, la plus importante, présente une faible perméabilité sans modifications fondamentales de sa
composition (Griffith and Setlow, 2009). Elle a de plus un rôle essentiel dans l’extrême résistance de la spore,
notamment aux attaques chimiques. Afin d’étudier cette transformation ainsi que la résistance de la
membrane de la spore aux différentes perturbations, nous avons développé un nouveau type de marquage
afin de suivre la fluidité membranaire dans la cellule et dans la spore. Ce développement a été rendu
nécessaire car l’imperméabilité de la spore et la présence de deux membranes rendait difficile d’autres
approches. Ce marquage utilise un rotor moléculaire apolaire le Bodipy C12 (Kuimova, 2012). L’utilisation de
l’imagerie par temps de vie de fluorescence (FLIM) a permis de mesurer directement la microviscosité du
milieu qui environne la sonde ainsi que de différentier le signal venant de chaque membrane (Loison et al.
2013). Ce marquage a permis de suivre l’état de la membrane lors de la germination ou lors de perturbations
environnementales (éthanol, température). Il devient ainsi possible de suivre l’état membranaire de la spore
pendant la perturbation. On peut ainsi espérer mieux comprendre comment cette membrane permet à la
spore de résister à des conditions extrêmes et comment elle peut être altérée de façon irréversible ou non,
pour certaines perturbations.