Traduit de Anglais vers Français - www.onlinedoctranslator.com Magazine R507 façonné par leur activité - à la fois intrinsèque et induite par l'environnement - et comment ces réseaux soutiennent les calculs cérébraux qui sous-tendent le comportement observable de l'extérieur. Le deuxième défi majeur auquel est confronté notre jeune domaine sera d'appliquer les découvertes fondamentales que nous réalisons à d'importants problèmes du monde réel. Il est largement admis que la compréhension des Guide rapide Caulobacter croissant Velocity Hughes, Chao Jiang et Yves Brun médie la fixation permanente de la surface de la cellule. Ensuite, le flagelle et les pili sont perdus de ce pôle et remplacés par la tige en croissance, qui est une mince extension de l'enveloppe cellulaire. La cellule pédonculée est mature sur le plan de la reproduction et émet des cellules filles d'essaim, marquant l'achèvement du cycle de vie dimorphique. bases cérébrales du développement cognitif et Comment se passent les événements de la comportemental a potentiel d'application aux problèmes cliniques, aux stratégies éducatives et aux politiques sociétales. À quelques exceptions notables près, cependant, cela reste encore largement un billet à ordre. Quel est selon vous l'avenir de la publication scientifique ? En tant qu'éditeur de journal de longue date, je peux voir les deux côtés du processus de publication. Les changements qui se produisent actuellement dans l'édition scientifique sont probablement les plus rapides et les plus spectaculaires depuis la création des plus anciennes revues scientifiques. Certains de ces changements sont clairement positifs, car la publication sur le Web permet d'évoluer vers une version plus flexible et multidimensionnelle de l'article scientifique classique : une nouvelle forme de publication dans laquelle différents niveaux de détail d'informations peuvent être consultés et présentés à la presse. d'une clé. De plus, je Je soupçonne que la publication sur le Web conduira également à des moyens plus créatifs de présenter des ensembles de données complexes, alors que nous nous éloignons des limites de la page imprimée. Cependant, avec un changement rapide, il y a aussi des inconvénients potentiels. Au premier rang de ces préoccupations se trouve la difficulté croissante de trier le bon grain de l'ivraie avec la pléthore de nouvelles revues en ligne. Alors que les scientifiques peuvent appliquer leurs facultés critiques aux articles après publication, les journalistes n'ont souvent pas l'expérience nécessaire et supposent que toutes les revues ont les mêmes valeurs et normes. Une autre préoccupation est qu'un effet secondaire paradoxal de certains moteurs de recherche est que seule la littérature plus récente est citée. En tant qu'éditeur de revue, je rappelle souvent aux jeunes auteurs les études critiques menées avant l'avènement des fichiers pdf et des numéros doi ! Chef de programme MRC et directeur, Centre pour le développement cérébral et cognitif, Département des sciences psychologiques, Birkbeck, Université de Londres, Malet Street, Londres WC1E 7HX, Royaume-Uni. E-mail: [email protected] Quel est Caulobacter croissant?Caulobacter croissant est une bactérie aquatique à Gram négatif qui se développe dans des environnements pauvres en nutriments et présente un cycle de vie élaboré. Il présente des changements régulés dans la forme cellulaire et l'adhérence de surface dans le contexte d'un cycle cellulaire dimorphe qui culmine dans la division cellulaire asymétrique (Figure 1). Caulobacter cycle de vie coordonné si précisément ? Tout d'abord, Caulobacterrégule étroitement l'initiation de la réplication de l'ADN, lui permettant de se produire exactement une fois par cycle cellulaire au stade traqué. Cette importante routine est supervisée par une protéine appelée CtrA, qui appartient à la famille des régulateurs de réponse des facteurs de transcription. CtrA empêche non seulement l'initiation étrangère de la réplication de l'ADN, mais contrôle également l'expression et l'activité d'un grand nombre de Pourquoi étudier Caulobacter croissant? CaulobacterLe cycle cellulaire de permet une synchronisation facile des populations en fonction du stade de développement, et les cellules affichent une polarité claire qui distingue leurs deux extrémités. Ces propriétés facilitent le suivi spatio-temporel de l'expression des gènes, la localisation subcellulaire des protéines, la ségrégation des chromosomes et la croissance au cours de Caulobactercycle de vie. Cela a permis une compréhension détaillée non seulement des mécanismes de différenciation et de développement des bactéries, mais aussi de processus largement conservés dans la réplication des chromosomes et la régulation du cycle cellulaire qui étaient moins traitables dans les espèces modèles à division symétrique telles que Escherichia coli. Que se passe-t-il pendant Caulobacter's une métamorphose étendue ? Le cycle cellulaire de Caulobacter est un affichage visuellement saisissant du développement bactérien, chaque étape de la vie ayant une apparence distinctive (Figure 1). Des transitions fonctionnelles majeures accompagnent les changements morphologiques de la cellule à mesure qu'elle progresse dans le cycle cellulaire. La cellule de l'essaim nouveau-né est équipée d'un flagelle et de pili à un seul pôle. Incapable de réplication de l'ADN, la cellule de l'essaim consacre son énergie à la motilité et à la dispersion. Avec le temps, le pôle flagellaire de la cellule de l'essaim se différencie. Il sécrète une adhésine polysaccharidique connue sous le nom de holdfast, qui régulons importants impliqués dans la progression du cycle cellulaire. CtrA empêche l'initiation de de nouveaux cycles de réplication de l'ADN en se liant à l'origine chromosomique de réplication ; cependant, il subit une dégradation chronométrée au cours de la transition de l'essaim à la cellule pédonculée. Cela permet l'initiation de la réplication et l'activation étroitement couplée de diverses voies impliquées dans la différenciation polaire, la croissance et la division cellulaire, maintenant la synchronie entre les divers événements du cycle cellulaire. L'activité de CtrA et ses effecteurs marquent la transition cruciale qui permet l'émergence d'un développement complexe à partir des fondements mécanistes de la fission binaire fonctionnellement symétrique, en Caulobacter et d'autres organismes apparentés. Les détails du fonctionnement de cette voie continuent donc d'être un vaste domaine de recherche en microbiologie du développement. CaulobacterLa division de 's donne naissance à deux types de cellules avec des destins de développement distincts - comment cela se produit-il ? Polarité de la régulation CtrA entre les deux moitiés du la division cellulaire entraîne une asymétrie de développement entre Caulobacterest deux types de cellules filles. CtrA est synthétisé et activé dans la cellule pédonculée peu de temps après l'initiation de la réplication de l'ADN. Au fur et à mesure que la cellule pédonculée progresse vers la division, deux protéines régulatrices importantes, Biologie actuelle Vol 22 No 13 R508 communautés se produit en utilisant leur polysaccharide de fixation, qui est parmi les adhésifs biologiques les plus forts et les plus polyvalents connus. La synthèse Holdfast peut être initiée par deux mécanismes. L'un est un déclencheur temporel qui coïncide avec la transition de l'essaim à la cellule pédonculée comme décrit ci-dessus. Mais curieusement, la synthèse de holdfast peut également être déclenchée pendant la dispersion lorsque le flagelle et les pili de la cellule de l'essaim forment des attaches faibles et réversibles avec un substrat approprié pour l'adhésion. De tels attachements de maintien stimulés par contact de surface peuvent prédisposer les essaims nés dans une communauté attachée à la surface à s'installer rapidement dans le biofilm existant, favorisant ainsi le mode de vie communautaire. CtrA PleC DivJ Pré-divisionnaire organiser essaimeur Traqué organiser organiser Réplication initiation Flagelle Pili Traquer Tenez bon Biologie actuelle Figure 1. Le cycle cellulaire dimorphique et la division asymétrique de Caulobacter croissant. La structuration spatiotemporelle précise des protéines régulatrices clés coordonne le développement et la polarité cellulaire au cours de la progression du cycle cellulaire. Les cellules sont faussement colorées en rouge pour indiquer la présence de CtrA actif dispersé. Si l'attachement est permanent, ne serait-il pas impossible pour les cellules de laisser un biofilm ? Bien que les cellules existantes dans un biofilm soient fixées de manière permanente, chaque nouvelle génération de cellules d'essaim les histidine kinases DivJ et PleC, se localisent aux pôles opposés de la cellule ( Figure 1). Au pôle pédonculé, la signalisation DivJ favorise la localisation, la dégradation et l'inactivation de CtrA. A l'inverse, au pôle opposé à la tige, la signalisation PleC favorise la dispersion et l'activité de CtrA. Lorsque les deux sont présents dans le cellule pédonculée allongée, l'effet PleC domine et CtrA reste actif. Mais lors de la constriction cellulaire au stade prédivisionnel, les deux compartiments cellulaires filles héritent de manière différentielle de DivJ ou de PleC. Dans le compartiment harcelé, la signalisation DivJ abolit l'activité CtrA, permettant l'initiation immédiate d'un nouveau cycle de réplication et de croissance de l'ADN chez la fille harcelée. Inversement, dans le compartiment des essaims, la signalisation PleC maintient l'activité CtrA, qui de réplication de l'ADN par cycle cellulaire en vue qu'elles produisent a la possibilité de se disperser de plusieurs divisions successives. Mais à partir du biofilm. En effet, les cellules Caulobacter'Cette stratégie contraint le processus essaimeuses nées dans un biofilm mourant dans énergétiquement coûteux de la réplication des un environnement qui se détériore sont chromosomes à se produire une seule fois par activement empêchées de cycle cellulaire, peut-être pour l'aider à prospérer s'installer dans ce biofilm. Dans ces circonstances, les débris d'ADN génomique de mortsCaulobacter les cellules peuvent se lier aux attaches des cellules de l'essaim naissant et inhiber leurs propriétés adhésives. La mort des cellules voisines favorise ainsi la dispersion et peut permettre aux essaims nouveau-nés de trouver des environnements plus hospitaliers. Fait intéressant, cette réponse est spécifique à la mort de Caulobactercellules, et l'ADN, même d'espèces étroitement apparentées, se lie de manière inefficace à la fixation. Les fondements d'une telle spécificité sont un sujet de recherche en cours. continue d'inhiber la différenciation et la réplication de l'ADN jusqu'à sa dégradation programmée. Ainsi, la localisation différentielle des protéines régulatrices aux deux extrémités de la cellule pré-divisionnaire entraîne une asymétrie de développement entre les cellules filles deCaulobacter'division s. considérées chez diverses bactéries (et même Mais pourquoi une bactérie a-t-elle besoin d'un cycle cellulaire aussi complexe ? Le biologiste français François Jacob a dit un jour que le rêve d'une cellule est de devenir deux cellules. En effet, de nombreuses bactéries à croissance rapide commeE. coli lancer plusieurs tours simultanés Qu'est-ce qui permet à un organisme dans des environnements relativement pauvres en nutriments (E. coli arrive à vivre dans les tripes, Caulobacter dans des lacs vierges). De plus, d'un point de vue écologique, le développement diphasique deCaulobacter assure la persistance de deux types cellulaires dans une population donnée. Les cellules pédonculées peuvent former une communauté centrale qui maximise le rendement reproducteur grâce à l'utilisation dédiée de ressources pour la production de cellules filles. Mais grâce à la division asymétrique, les cellules pédonculées offrent à leurs filles essaimeuses l'opportunité de coloniser un nouveau terrain qui peut être plus abondant. Les stratégies de couverture des paris de ce type sont étayées par des modèles théoriques et sont chez les eucaryotes) comme un moyen d'équilibrer les avantages des modes de vie communautaires, de l'exploitation de niche et de la dispersion. unicellulaire comme Caulobacter de former une communauté ? Comme beaucoup de bactéries,Caulobacter peuvent former des communautés attachées à la surface appelées biofilms. Attachement permanent de Caulobacter cellules au sein de ces Quel est le rôle de la tige dans Caulobacterle mode de vie ? La tige est une extension mince et continue du corps cellulaire, comprenant un noyau cytoplasmique étroit entouré par chaque couche de l'enveloppe cellulaire à Gram négatif. La synthèse des tiges est régulée par deux mécanismes indépendants. Sous contrôle du développement, la tige est initiée pendant la transition de l'essaim à la cellule à tige puis continue à s'allonger lentement avec chaque cycle de division ultérieur par la cellule à tige. Mais de manière beaucoup plus spectaculaire, les tiges s'allongent jusqu'à plusieurs fois la longueur de la cellule Magazine R509 Est Caulobacter unique parmi les bactéries dans ses caractéristiques intéressantes ?Oui et non. Bien queCaulobacter croissant a des caractéristiques de développement qui contrastent fortement avec E. coli, il partage ces caractéristiques avec de nombreux autres organismes. Étroitement liée àCaulobacter dans la commande Caulobactéries sont de nombreux genres d'eau douce et marins importants qui ont des cycles cellulaires dimorphes, des crampons polaires et des tiges (Figure 2). Une telle conservation suggère l'importance de ces caractéristiques pour la fitness des bactéries vivant dans des environnements oligotrophes (Figure 2). Des approches génétiques, génomiques et écologiques comparant ces divers organismes pourraient révéler davantage de gènes, de fonctions et de forces sélectives essentiels qui régissent l'évolution et la persistance des histoires de vie développementales dimorphiques chez les bactéries. ré Cycle dimorphique ré H S Brevundimonas subvibrioides S Traquer ré H S Asticcacaulis biprosthecum ré S Hyphomonas neptunium ré H S Hirschia baltica ré H S Maricaulis maris Oceanicaulis alexandrii ré H S Rhodobacter sphaeroides Agrobacterium tumefaciens ré H Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Biologie actuelle 0,1 Figure 2. Les cycles cellulaires dimorphes, les adhésifs polaires et les tiges sont conservés dans diverses Alphaprotéobactéries. L'arbre du maximum de vraisemblance est déduit des séquences GyrA de diverses alphaprotéobactéries, les gammaprotéobactéries E. coli et Pseudomonas aeruginosa servant d'exogroupe. Hyphomonas neptunium a développé la capacité de bourgeonner des cellules filles de l'extrémité de sa tige (Figure 2). Tout en conservant le schéma global d'un cycle cellulaire dimorphe, ces cellules diffèrent par leur site de synthèse des cellules filles, sans parler de la translocation de l'intégralité de leur génome à travers la tige dans leur descendance à chaque cycle cellulaire. La variation survient également dans le positionnement et le nombre de tiges Caulobactéries, allant de quelques espèces non pédonculées deBrevundimonas à la seule tige polaire de Caulobacter et les tiges bilatérales dramatiques d'un Asticcacaulisespèce (Figure 2 ). De même, la composition et l'emplacement subcellulaire du crampon peuvent varier d'une espèce à l'autre. Tout cela pris ensemble, les différences entreCaulobacter et ses parents sont mûrs pour comprendre comment et pourquoi les phénotypes de développement se diversifient. Comme ils partagent une génétique et une écologie similaires, les changements pertinents qui entraînent la diversification de ces parents peuvent s'avérer plus faciles à identifier. en utilisant notre connaissance de Caulobacterpour expliquer comment et pourquoi l'organisation cellulaire et les processus de développement se diversifient de différentes manières. Où puis-je en savoir plus sur Caulobacter et ses proches ? Ardissone, S., et Viollier, PH (2012). Voies de régulation du développement et de l'environnement chez les alpha-protéobactéries. Devant. Biosci.17, 1695-1714. Berne, C., Kysela, DT et Brun, YV (2010). UNE L'ADN extracellulaire bactérien inhibe la sédimentation des cellules descendantes mobiles dans un biofilm. Mol. Microbiole.77, 815-829. Brilli, M., Fondi, M., Fani, R., Mengoni, A., Ferri, L., Bazzicalupo, M., et Biondi, EG (2010). La diversité et l'évolution de la régulation du cycle cellulaire chez les alpha-protéobactéries : une analyse génomique comparative. Système BMC. Biol.4, 52. Brown, PJ, Kysela, DT, et Brun, YV (2011). Polarité et diversité des mécanismes de croissance chez les bactéries. Sem. Dév. Biol.22, 790-798. Curtis, PD, et Brun, YV (2010). Rentrer dans la boucle : régulation du développement dans Caulobacter croissant. Microbiole. Mol. Biol. Tour.74, 13-41. Goley, ED, Toro, E., McAdams, HH et Shapiro, L. (2009). L'organisation dynamique des chromosomes et la localisation des protéines coordonnent les circuits de régulation qui dirigent le cycle cellulaire bactérien. Harb de printemps froid. Symp. Quant. Biol.74, 55-64. Kirkpatrick, CL, et Viollier, PH (2012). Décodage du développement de Caulobacter. Donc Caulobacter est un organisme modèle pour la diversité ! Un oxymore, mais c'est vrai. Que pouvons-nous apprendre d'autre de Caulobacter a longtemps été un système puissant Caulobacter et ses proches ?Les et important pour aborder les questions caractéristiques de développement observées mécanistiques dans le contrôle et le dans Caulobacter ont divergé profondément développement du cycle cellulaire bactérien. Mais chez d'autres espèces, peut-être pour répondre maintenant, surtout avec la disponibilité d'outils aux besoins spécifiques de niches génomiques dans plusieurs organismes proches environnementales uniques. Par exemple, mais différents, nous sommes prêts à commencer Caulobacterle parent marin de ré H S Caulobacter croissant H Tenez bon Caulobactéries corps dans des cellules qui manquent de phosphate, un nutriment généralement peu abondant dans Caulobacter's écosystèmes aquatiques. La réponse à la privation de phosphate a longtemps suggéré que le Caulobacter tige pourrait se spécialiser dans l'absorption des nutriments. Conformément à cette hypothèse, la tige est particulièrement riche en protéines de transport des nutriments de la membrane externe et du périplasme et peut absorber et traiter les nutriments même lorsqu'elle est purifiée loin du reste de la cellule. En augmentant la surface cellulaire et en particulier la longueur des cellules par rapport au volume, la tige permet ainsi aux cellules sessiles et reproductivement actives d'absorber les nutriments qui aident à la croissance et à la division. En plus de l'absorption des nutriments, la tige pourrait servir à d'autres fins. Bien que les tiges ne soient pas nécessaires pour être attachées aux surfaces à l'aide d'une fixation, les tiges permettent aux cellules de s'étendre loin des surfaces auxquelles elles sont attachées, donnant ainsi accès à plus de nutriments. Les tiges augmentent également la flottabilité des cellules non attachées et facilitent leur capacité à rester à proximité des interfaces air/eau,Caulobacter. FEMS Microbiol. Tour.36, 193-205. Li, G., Brown, PJ, Tang, JX, Xu, J., Quardokus, EM, Fuqua, C., et Brun, YV (2012). Le contact de surface stimule le déploiement juste à temps des adhésines bactériennes. Mol. Microbiole.83, 41– 51. Wagner, JK et Brun, YV (2007). Dans une position dangereuse: comment la tige de Caulobacter peut stimuler l'étude de la forme des cellules bactériennes. Mol. Microbiole.64, 28-33. Département de biologie, Indiana University, Bloomington, IN 47405, États-Unis. E-mail: [email protected]
