Sphéroplaste - Spheroplast

Les bactéries à Gram négatif qui tentent de se développer et de se diviser en présence d'antibiotiques inhibiteurs de la synthèse du peptidoglycane (par exemple la pénicilline) échouent et finissent par former des sphéroplastes.

Un sphéroplaste (ou sphaéroplaste dans l'usage britannique) est une cellule microbienne dont la paroi cellulaire a été presque complètement éliminée, comme par l'action de la pénicilline ou du lysozyme. Selon certaines définitions, le terme est utilisé pour décrire les bactéries à Gram négatif . Selon d'autres définitions, le terme englobe également les levures . Le nom sphéroplaste vient du fait qu'une fois la paroi cellulaire du microbe digérée, la tension membranaire amène la cellule à acquérir une forme sphérique caractéristique. Les sphéroplastes sont osmotiquement fragiles et se lysent s'ils sont transférés dans une solution hypotonique .

Lorsqu'il est utilisé pour décrire les bactéries à Gram négatif, le terme sphéroplaste fait référence aux cellules dont le composant peptidoglycane mais pas le composant de la membrane externe de la paroi cellulaire a été retiré.

Formation de sphéroplastes

Sphéroplastes induits par les antibiotiques

Divers antibiotiques convertissent les bactéries Gram-négatives en sphéroplastes. Ceux-ci comprennent les inhibiteurs de la synthèse du peptidoglycane tels que la fosfomycine , la vancomycine , la moénomycine, la lactivicine et les antibiotiques β-lactamines . Les antibiotiques qui inhibent les voies biochimiques directement en amont de la synthèse du peptidoglycane induisent également des sphéroplastes (par exemple , la fosmidomycine , le phosphoénolpyruvate ).

En plus des antibiotiques ci-dessus, les inhibiteurs de la synthèse des protéines (par exemple , le chloramphénicol , l' oxytétracycline , plusieurs aminosides ) et les inhibiteurs de la synthèse de l'acide folique (par exemple , le triméthoprime , le sulfaméthoxazole ) provoquent également la formation de sphéroplastes par les bactéries à Gram négatif.

Sphéroplastes induits par des enzymes

L'enzyme lysozyme provoque la formation de sphéroplastes par les bactéries Gram-négatives, mais seulement si un perméabilisant membranaire tel que la lactoferrine ou l' éthylènediaminetétraacétate (EDTA) est utilisé pour faciliter le passage de l'enzyme à travers la membrane externe . L'EDTA agit comme un perméabilisant en se liant aux ions divalents tels que Ca 2+ et en les éliminant de la membrane externe.

La levure Candida albicans peuvent être converties en sphéroplastes utilisant les enzymes lyticase , chitinase et β-glucuronidase .

Utilisations et applications

Découverte d'antibiotiques

Des années 1960 aux années 1990, Merck and Co. a utilisé un criblage de sphéroplastes comme méthode principale pour la découverte d'antibiotiques qui inhibent la biosynthèse de la paroi cellulaire. Dans cet écran conçu par Eugene Dulaney, des bactéries en croissance ont été exposées à des substances d'essai dans des conditions hypertoniques. Les inhibiteurs de la synthèse de la paroi cellulaire ont provoqué la formation de sphéroplastes par les bactéries en croissance. Ce criblage a permis la découverte de la fosfomycine, de la céphamycine C , de la thiénamycine et de plusieurs carbapénèmes .

Patch de serrage

Un sphéroplaste d' E.coli patché avec une pipette en verre.

Sphéroplastes géants de spécialement préparées à Gram négatif bactéries peuvent être utilisées pour étudier la fonction des bactéries canaux ioniques par une technique appelée patch clamp , qui a été conçu à l' origine pour caractériser le comportement des neurones et d' autres cellules excitables. Pour préparer des sphéroplastes géants, les bactéries sont traitées avec un inhibiteur de cloisonnement (par exemple, la céphalexine ). Cela amène les bactéries à former des filaments , des cellules allongées dépourvues de parois transversales internes. Après un certain temps, les parois cellulaires des filaments sont digérées et les bactéries s'effondrent en de très grandes sphères entourées uniquement de leurs membranes cytoplasmiques et externes . Les membranes peuvent ensuite être analysées sur un appareil patch-clamp pour déterminer le phénotype des canaux ioniques qui y sont incorporés. Il est également courant de surexprimer un canal particulier pour amplifier son effet et le rendre plus facile à caractériser.

La technique du patch clamping des sphéroplastes géants d' E. coli a été utilisée pour étudier les canaux mécanosensibles natifs (MscL, MscS et MscM) d' E . coli . Il a été étendu pour étudier d'autres canaux ioniques exprimés de manière hétérologue et il a été montré que le sphéroplaste géant d' E. coli peut être utilisé comme système d'expression de canaux ioniques comparable à l' ovocyte de Xenopus .

Lyse cellulaire

Les cellules de levure sont normalement protégées par une paroi cellulaire épaisse qui rend difficile l'extraction des protéines cellulaires. La digestion enzymatique de la paroi cellulaire avec la zymolyase, créant des sphéroplastes, rend les cellules vulnérables à une lyse facile avec des détergents ou à des changements rapides de pression osmolaire.

Transfection

Des sphéroplastes bactériens, avec un ADN recombinant approprié inséré dedans, peuvent être utilisés pour transfecter des cellules animales. Des sphéroplastes avec de l'ADN recombinant sont introduits dans les milieux contenant des cellules animales et sont fusionnés par du polyéthylène glycol (PEG). Avec cette méthode, près de 100 % des cellules animales peuvent absorber l'ADN étranger. Lors de la conduite d'expériences suivant un protocole Hanahan modifié utilisant du chlorure de calcium dans E. coli , il a été déterminé que les sphéroplastes peuvent être capables de se transformer à 4,9x10 -4 .

Voir également

Les références

Liens externes