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'''''Shewanella oneidensis''''' est une [[Proteobacteria|proteobactérie]] qui peut vivre dans des environnements avec ou sans [[oxygène]]. Elle est appelée ''Shewanella oneidensis'' '''MR-1''' qui signifie « ''{{Lang|en|manganese-reducing}}'' » (« réduction de [[manganèse]] » en [[anglais]]) puisque c'est une propriété de cette [[Bacteria|bactérie]]. Il y a une idée fausse circulant que MR-1 signifierait « ''{{Lang|en|metal-reducing}}'' » (« réduction de [[Métallicité|métal]] »). La [[respiration cellulaire]] de cette bactérie ne se limite pas aux [[Élément-trace métallique|métaux lourds]] puisqu'elle peut également cibler les [[sulfate]]s, les [[nitrate]]s et les [[Dichromate|chromates]] dans des conditions [[Anaérobie|anaérobiques]].
Règne : [[Bactérie|Bacteria]]

Phylum : [[Proteobacteria]]

Classe : [[Gammaproteobacteria]]

Ordre : [[Alteromonadales]]

Famille : [[Shewanellaceae]]

Genre : ''[[Shewanella]]''
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'''''Shewanella oneidensis''''' est une [[bactérie]] capable de [[Réduction|réduire]] des ions de [[métaux lourds]] toxiques et de vivre à la fois dans des environnements [[Aérobie|aérobies]] comme dans ceux dépourvus d'[[oxygène]]. Cette [[Proteobacteria|protéobactérie]] a été isolée en premier lieu à partir du [[lac Oneida]] (État de New York) en 1988, d'où son nom <ref>{{Article|prénom1=Kasthuri|nom1=Venkateswaran|prénom2=Duane P.|nom2=Moser|prénom3=Michael E.|nom3=Dollhopf|prénom4=Douglas P.|nom4=Lies|titre=Polyphasic taxonomy of the genus Shewanella and description of Shewanella oneidensis sp. nov.|périodique=International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology|volume=49|numéro=2|date=1999-01-01|doi=10.1099/00207713-49-2-705|lire en ligne=http://ijs.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem/10.1099/00207713-49-2-705|consulté le=2017-01-21|pages=705–724}}</ref>. Cette espèce est nommée ''Shewanella oneidensis'' '''MR-1''', pour "réductrice de manganèse" en anglais, qui est une des caractéristiques de cet organisme. Il existe une idée fausse selon laquelle le M de '''MR-1''' fait référence à "métal" au lieu de "manganèse" comme ainsi nommé par le Prof. Kenneth H. Nealson, qui fut le premier à isoler ''Shewanella oneidensis'' MR-1. Comme précisé plus tôt, ''Shewanella oneidensis'' est aérobie facultative, et son principal intérêt d'étude réside dans son comportement lorsqu'elle évolue dans un environnement [[anaérobie]] contaminé par des métaux lourds tels que le [[fer]], le [[plomb]] et l'[[uranium]]. Des expériences ont suggéré qu'elle pourrait réduire le mercure ionique en mercure élémentaire <ref>{{Article|prénom1=Heather A.|nom1=Wiatrowski|prénom2=Paula Marie|nom2=Ward|prénom3=Tamar|nom3=Barkay|titre=Novel Reduction of Mercury(II) by Mercury-Sensitive Dissimilatory Metal Reducing Bacteria|périodique=Environmental Science & Technology|volume=40|numéro=21|date=2006-11-01|issn=0013-936X|doi=10.1021/es061046g|lire en ligne=http://dx.doi.org/10.1021/es061046g|consulté le=2017-01-21|pages=6690–6696}}</ref>, et l'argent ionique en argent élémentaire <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Chun Kiat|nom1=Ng|prénom2=Krishnakumar|nom2=Sivakumar|prénom3=Xin|nom3=Liu|prénom4=Munusamy|nom4=Madhaiyan|titre=Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis|périodique=Biotechnology and Bioengineering|volume=110|numéro=7|date=2013-07-01|issn=1097-0290|doi=10.1002/bit.24856|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.24856/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=1831–1837}}</ref>. La [[respiration cellulaire]] de cette espèce n'est cependant pas restreinte aux métaux lourds ; elle peut également cibler les [[Sulfate|sulfates]], les [[Nitrate|nitrates]] et les [[Chromate de sodium|chromates]] lorsqu'elle pousse en milieu anaérobie.

== Applications en recherche ==

=== Applications dans la réduction des métaux ===
''S. oneidensis'' MR-1 appartient à une classe de bactéries dénommée les "Bactéries Réductrices de Métaux Dissimilatrices" (DMRB en anglais), de par leur capacité à coupler la réduction des métaux avec leur métabolisme. Les moyens utilisés pour réduire les métaux sont sujet à débat, de par le fait que les expériences récentes ayant utilisé la [[Microscopie électronique à balayage|Microscopie Électronique à Balayage]] et la [[Microscopie électronique en transmission|Microscopie Électronique à Transmission]] ont révélé des protusions structurelles anormales ressemblant à des filaments qui sont supposés être impliqués dans la réduction des métaux. Ce processus de production de filaments externes est complètement absent de la respiration bactérienne conventionnelle et constitue la problématique de recherche de beaucoup d'études en cours.

Les mécanismes de résistance de cette bactérie et de son utilisation des ions de métaux lourds est profondément liée à la structure de ses voies métaboliques. Les transporteurs putatifs de reflux multidrogues, les protéines de détoxification, les facteurs sigma extracytoplasmiques et les régulateurs de [[Domaine PAS|domaines PAS]] ont démontré avoir une activité d'expression plus forte en présence d'un métal lourd. La protéine SO3300 de classe du [[Cytochrome c]] a également une transcription plus forte <ref>{{Article|langue=en|prénom1=A. S.|nom1=Beliaev|prénom2=D. M.|nom2=Klingeman|prénom3=J. A.|nom3=Klappenbach|prénom4=L.|nom4=Wu|titre=Global Transcriptome Analysis of Shewanella oneidensis MR-1 Exposed to Different Terminal Electron Acceptors|périodique=Journal of Bacteriology|volume=187|numéro=20|date=2005-10-15|issn=0021-9193|issn2=1098-5530|pmid=16199584|pmcid=PMC1251602|doi=10.1128/JB.187.20.7138-7145.2005|lire en ligne=http://jb.asm.org/content/187/20/7138|consulté le=2017-01-21|pages=7138–7145}}</ref>. Par exemple, lors de la réduction de l'Uranium VI, certains cytochromes comme MtrC et OmcA sont utilisés pour former des nanoparticules de UO<sub>2</sub> et les associer à des biopolymères <ref>{{Article|prénom1=Matthew J.|nom1=Marshall|prénom2=Alexander S.|nom2=Beliaev|prénom3=Alice C.|nom3=Dohnalkova|prénom4=David W.|nom4=Kennedy|titre=c-Type Cytochrome-Dependent Formation of U(IV) Nanoparticles by Shewanella oneidensis|périodique=PLOS Biology|volume=4|numéro=8|date=2006-08-08|issn=1545-7885|pmid=16875436|pmcid=PMC1526764|doi=10.1371/journal.pbio.0040268|lire en ligne=http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.0040268|consulté le=2017-01-21|pages=e268}}</ref>.

=== Applications en nanotechnologies ===
''Shewanella oneidensis'' MR-1 peut changer l'état d'oxydation des métaux. Ces processus microbiens ont ouvert la voie à l'exploration d'applications innovantes, comme par exemple la biosynthèse de nanomatériaux métalliques <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Chun Kiat|nom1=Ng|prénom2=Krishnakumar|nom2=Sivakumar|prénom3=Xin|nom3=Liu|prénom4=Munusamy|nom4=Madhaiyan|titre=Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis|périodique=Biotechnology and Bioengineering|volume=110|numéro=7|date=2013-07-01|issn=1097-0290|doi=10.1002/bit.24856|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.24856/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=1831–1837}}</ref>. Contrairement aux méthodes chimiques et physiques habituelles, les processus microbiens de synthèse des nanomatériaux peuvent être réalisés en phase aqueuse dans des conditions non nocives pour l'environnement. Cette approche est devenue un centre d'intérêt dans la recherche en cours en nanotechnologies "vertes" en relation avec le développement durable. En effet, il existe quantité d'organismes pouvant être utilisés pour synthétiser des nanomatériaux métalliques, parmi lesquels la bactérie ''Shewanella oneidensis'' qui peut réduire une grande variété d'ions métalliques dans le milieu extracellulaire, ce qui facilite grandement l'extraction de ces nanomatériaux. Les chaînes de transport d'électrons extracellulaires permettant de transférer les électrons à travers les membranes cellulaires sont relativement bien caractérisées, en particulier la membrane externe des cytochromes C MtrC et OmcA <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Liang|nom1=Shi|prénom2=David J.|nom2=Richardson|prénom3=Zheming|nom3=Wang|prénom4=Sebastien N.|nom4=Kerisit|titre=The roles of outer membrane cytochromes of Shewanella and Geobacter in extracellular electron transfer|périodique=Environmental Microbiology Reports|volume=1|numéro=4|date=2009-08-01|issn=1758-2229|doi=10.1111/j.1758-2229.2009.00035.x|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1758-2229.2009.00035.x/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=220–227}}</ref>. Une étude récente a suggéré qu'il serait possible de changer la taille et l'activité des nanoparticules biogéniques extracellulaires ''via'' l'expression contrôlée des gènes codant pour les protéines de surface. On peut citer comme bon exemple la synthèse d'une nanoparticule d'argent par ''Shewanella oneidensis'', lors de laquelle son activité antibactérienne peut être influencée par l'expression de cytochromes C sur la membrane externe. Les nanoparticules d'argent sont considérées comme faisant partie d'une nouvelle génération d'agents antimicrobiens, car elles présentent une activité bactériolytique envers un grand nombre de bactéries et elles gagnent en intérêt dans un contexte de résistance sans cesse croissante aux antibiotiques par les bactéries pathogènes <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Chun Kiat|nom1=Ng|prénom2=Krishnakumar|nom2=Sivakumar|prénom3=Xin|nom3=Liu|prénom4=Munusamy|nom4=Madhaiyan|titre=Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis|périodique=Biotechnology and Bioengineering|volume=110|numéro=7|date=2013-07-01|issn=1097-0290|doi=10.1002/bit.24856|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.24856/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=1831–1837}}</ref>. ''Shewanella'' a été utilisée en laboratoire pour réduire des quantités considérables de palladium et pour déchlorer jusqu'à près de 70% de biphényles polychlorés <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Wim De|nom1=Windt|prénom2=Peter|nom2=Aelterman|prénom3=Willy|nom3=Verstraete|titre=Bioreductive deposition of palladium (0) nanoparticles on Shewanella oneidensis with catalytic activity towards reductive dechlorination of polychlorinated biphenyls|périodique=Environmental Microbiology|volume=7|numéro=3|date=2005-03-01|issn=1462-2920|doi=10.1111/j.1462-2920.2005.00696.x|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1462-2920.2005.00696.x/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=314–325}}</ref>. La production de nanoparticules par ''Shewanella oneidensis'' MR-1 est étroitement associée à la voie MTR <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Chun Kiat|nom1=Ng|prénom2=Krishnakumar|nom2=Sivakumar|prénom3=Xin|nom3=Liu|prénom4=Munusamy|nom4=Madhaiyan|titre=Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis|périodique=Biotechnology and Bioengineering|volume=110|numéro=7|date=2013-07-01|issn=1097-0290|doi=10.1002/bit.24856|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.24856/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=1831–1837}}</ref> (cas des nanoparticules d'argent), ou à la voie de l'hydrogénase <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Chun Kiat|nom1=Ng|prénom2=Tian Kou Cai|nom2=Tan|prénom3=Hao|nom3=Song|prénom4=Bin|nom4=Cao|titre=Reductive formation of palladium nanoparticles by Shewanella oneidensis: role of outer membrane cytochromes and hydrogenases|périodique=RSC Advances|volume=3|numéro=44|date=2013-10-21|issn=2046-2069|doi=10.1039/c3ra44143a|lire en ligne=http://xlink.rsc.org/?DOI=c3ra44143a|consulté le=2017-01-21}}</ref> (cas des nanoparticules de palladium).

== Formation de pellicule ==
La pellicule constitue une variété de [[biofilm]] formée à l'interface air-liquide dans lequel la bactérie pousse <ref>{{Article|prénom1=Yili|nom1=Liang|prénom2=Haichun|nom2=Gao|prénom3=Jingrong|nom3=Chen|prénom4=Yangyang|nom4=Dong|titre=Pellicle formation in Shewanella oneidensis|périodique=BMC Microbiology|volume=10|date=2010-01-01|issn=1471-2180|pmid=21080927|pmcid=PMC2995470|doi=10.1186/1471-2180-10-291|lire en ligne=http://dx.doi.org/10.1186/1471-2180-10-291|consulté le=2017-01-21|pages=291}}</ref>. Dans un biofilm, les cellules bactériennes interagissent entre elles afin de protéger leur communauté et coopèrent au niveau métabolique (communautés microbiennes) <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Roberto|nom1=Kolter|prénom2=E. Peter|nom2=Greenberg|titre=Microbial sciences: The superficial life of microbes|périodique=Nature|volume=441|numéro=7091|date=2006-05-18|issn=0028-0836|doi=10.1038/441300a|lire en ligne=http://www.nature.com/nature/journal/v441/n7091/full/441300a.html|consulté le=2017-01-21|pages=300–302}}</ref>. La formation de pellicule est caractéristique de ''Shewanella oneidensis'' et également liée au processus de réduction des métaux lourds ; ainsi, la formation de pellicule est beaucoup recherchée chez cette espèce. La pellicule se forme généralement en trois étapes : les cellules s'attachent à la triple surface du dispositif de culture, air et liquide, puis elles développent un biofilm unicouche à partir des cellules originelles, et enfin elles en viennent à former une structure complexe en trois dimensions <ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=K. P.|nom1=Lemon|prénom2=A. M.|nom2=Earl|prénom3=H. C.|nom3=Vlamakis|prénom4=C.|nom4=Aguilar|titre=Bacterial Biofilms|passage=1–16|éditeur=Springer Berlin Heidelberg|collection=Current Topics in Microbiology and Immunology|date=2008-01-01|isbn=9783540754176|isbn2=9783540754183|doi=10.1007/978-3-540-75418-3_1|lire en ligne=http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-75418-3_1|consulté le=2017-01-21}}</ref>. Au sein d'une pellicule, il existe un certain nombre de substances entre les cellules (substances polymériques extracellulaires) qui aident à maintenir la matrice pelliculaire. Le processus de formation de la pellicule implique un certain nombre d'activités microbiennes et de substances polymériques extracellulaires liées. Pour la synthèse de ces dernières, beaucoup de protéines et autres biomacromolécules sont nécessaires.

Curieusement, beaucoup de cations métalliques sont également nécessaires dans le processus. Un contrôle EDTA et des tests approfondis de présence/absence de cations ont montré que le Ca(II), le Mn(II), le Cu(II) et le Zn(II) sont tous essentiels dans ce processus, probablement fonctionnant comme une partie d'un coenzyme ou d'un groupe prosthétique. Le Mg(II) a un effet partiel, alors que les Fe(II) et (III) ne sont pas seulement facultatifs mais sont même inhibitoires à un certain point. Pour ce qui est des structures cellulaires, les flagelles sont considérés comme contribuant à la formation de la pellicule. Cela apparaît simple à comprendre étant donné que le biofilm a besoin de cellules bactériennes pour se mouvoir d'une certaine façon, et que le flagelle est el seul organelle ayant une fonction de locomotion <ref>{{Article|langue=en|prénom1=Leslie A.|nom1=Pratt|prénom2=Roberto|nom2=Kolter|titre=Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: roles of flagella, motility, chemotaxis and type I pili|périodique=Molecular Microbiology|volume=30|numéro=2|date=1998-10-01|issn=1365-2958|doi=10.1046/j.1365-2958.1998.01061.x|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-2958.1998.01061.x/abstract|consulté le=2017-01-21|pages=285–293}}</ref>. Cependant, des souches mutantes non pourvues de flagelles ont tout de même pu former une pellicule, seulement avec une vitesse de progression bien plus lente.

== Génome ==
En tant qu'anaérobie facultatif avec une voie de transport d'électrons ramifiée, ''Shewanella oneidensis'' est considérée comme un [[organisme modèle]] en [[microbiologie]]. En 2002, la séquence complète de son génome a été publiée, avec un chromosome circulaire de 4,9 [[Paire de bases|Mb]] codant théoriquement pour 4 758 protéines ([[Phase ouverte de lecture|ORFs]]). La bactérie possède également un plasmide de 161 kb avec 173 ORFs <ref>{{Article|langue=en|prénom1=John F.|nom1=Heidelberg|prénom2=Ian T.|nom2=Paulsen|prénom3=Karen E.|nom3=Nelson|prénom4=Eric J.|nom4=Gaidos|titre=Genome sequence of the dissimilatory metal ion–reducing bacterium Shewanella oneidensis|périodique=Nature Biotechnology|volume=20|numéro=11|date=2002-11-01|issn=1087-0156|doi=10.1038/nbt749|lire en ligne=http://www.nature.com/nbt/journal/v20/n11/abs/nbt749.html|consulté le=2017-01-21|pages=1118–1123}}</ref>. Une nouvelle annotation a été effectuée en 2003 <ref>{{Article|prénom1=N.|nom1=Daraselia|prénom2=D.|nom2=Dernovoy|prénom3=Y.|nom3=Tian|prénom4=M.|nom4=Borodovsky|titre=Reannotation of Shewanella oneidensis Genome|périodique=OMICS: A Journal of Integrative Biology|volume=7|numéro=2|date=2003-07-01|issn=1536-2310|doi=10.1089/153623103322246566|lire en ligne=http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/153623103322246566|consulté le=2017-01-21|pages=171–175}}</ref>. Le génome est accessible sur Internet, par exemple sur la base de données du [[NCBI]] (voir les références) <ref>{{Lien web|langue=en|titre=JCVI: Research / Past Projects / Comprehensive Microbial Resource (CMR) / Overview|url=http://www.jcvi.org/cms/research/past-projects/cmr/overview/?org=gsp|site=www.jcvi.org|consulté le=2017-01-21}}</ref><ref>{{Lien web|titre=Drosophila virilis (ID 261) - Genome - NCBI|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome?Db=genome&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=261|site=www.ncbi.nlm.nih.gov|consulté le=2017-01-21}}</ref>.


== Notes et références ==
== Notes et références ==

Version du 21 janvier 2017 à 20:45

Cet article est une ébauche concernant la bactériologie.

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Shewanella oneidensis Règne : Bacteria Phylum : Proteobacteria Classe : Gammaproteobacteria Ordre : Alteromonadales Famille : Shewanellaceae Genre : Shewanella

Shewanella oneidensis est une bactérie capable de réduire des ions de métaux lourds toxiques et de vivre à la fois dans des environnements aérobies comme dans ceux dépourvus d'oxygène. Cette protéobactérie a été isolée en premier lieu à partir du lac Oneida (État de New York) en 1988, d'où son nom [1]. Cette espèce est nommée Shewanella oneidensis MR-1, pour "réductrice de manganèse" en anglais, qui est une des caractéristiques de cet organisme. Il existe une idée fausse selon laquelle le M de MR-1 fait référence à "métal" au lieu de "manganèse" comme ainsi nommé par le Prof. Kenneth H. Nealson, qui fut le premier à isoler Shewanella oneidensis MR-1. Comme précisé plus tôt, Shewanella oneidensis est aérobie facultative, et son principal intérêt d'étude réside dans son comportement lorsqu'elle évolue dans un environnement anaérobie contaminé par des métaux lourds tels que le fer, le plomb et l'uranium. Des expériences ont suggéré qu'elle pourrait réduire le mercure ionique en mercure élémentaire [2], et l'argent ionique en argent élémentaire [3]. La respiration cellulaire de cette espèce n'est cependant pas restreinte aux métaux lourds ; elle peut également cibler les sulfates, les nitrates et les chromates lorsqu'elle pousse en milieu anaérobie.

Applications en recherche

Applications dans la réduction des métaux

S. oneidensis MR-1 appartient à une classe de bactéries dénommée les "Bactéries Réductrices de Métaux Dissimilatrices" (DMRB en anglais), de par leur capacité à coupler la réduction des métaux avec leur métabolisme. Les moyens utilisés pour réduire les métaux sont sujet à débat, de par le fait que les expériences récentes ayant utilisé la Microscopie Électronique à Balayage et la Microscopie Électronique à Transmission ont révélé des protusions structurelles anormales ressemblant à des filaments qui sont supposés être impliqués dans la réduction des métaux. Ce processus de production de filaments externes est complètement absent de la respiration bactérienne conventionnelle et constitue la problématique de recherche de beaucoup d'études en cours.

Les mécanismes de résistance de cette bactérie et de son utilisation des ions de métaux lourds est profondément liée à la structure de ses voies métaboliques. Les transporteurs putatifs de reflux multidrogues, les protéines de détoxification, les facteurs sigma extracytoplasmiques et les régulateurs de domaines PAS ont démontré avoir une activité d'expression plus forte en présence d'un métal lourd. La protéine SO3300 de classe du Cytochrome c a également une transcription plus forte [4]. Par exemple, lors de la réduction de l'Uranium VI, certains cytochromes comme MtrC et OmcA sont utilisés pour former des nanoparticules de UO2 et les associer à des biopolymères [5].

Applications en nanotechnologies

Shewanella oneidensis MR-1 peut changer l'état d'oxydation des métaux. Ces processus microbiens ont ouvert la voie à l'exploration d'applications innovantes, comme par exemple la biosynthèse de nanomatériaux métalliques [6]. Contrairement aux méthodes chimiques et physiques habituelles, les processus microbiens de synthèse des nanomatériaux peuvent être réalisés en phase aqueuse dans des conditions non nocives pour l'environnement. Cette approche est devenue un centre d'intérêt dans la recherche en cours en nanotechnologies "vertes" en relation avec le développement durable. En effet, il existe quantité d'organismes pouvant être utilisés pour synthétiser des nanomatériaux métalliques, parmi lesquels la bactérie Shewanella oneidensis qui peut réduire une grande variété d'ions métalliques dans le milieu extracellulaire, ce qui facilite grandement l'extraction de ces nanomatériaux. Les chaînes de transport d'électrons extracellulaires permettant de transférer les électrons à travers les membranes cellulaires sont relativement bien caractérisées, en particulier la membrane externe des cytochromes C MtrC et OmcA [7]. Une étude récente a suggéré qu'il serait possible de changer la taille et l'activité des nanoparticules biogéniques extracellulaires via l'expression contrôlée des gènes codant pour les protéines de surface. On peut citer comme bon exemple la synthèse d'une nanoparticule d'argent par Shewanella oneidensis, lors de laquelle son activité antibactérienne peut être influencée par l'expression de cytochromes C sur la membrane externe. Les nanoparticules d'argent sont considérées comme faisant partie d'une nouvelle génération d'agents antimicrobiens, car elles présentent une activité bactériolytique envers un grand nombre de bactéries et elles gagnent en intérêt dans un contexte de résistance sans cesse croissante aux antibiotiques par les bactéries pathogènes [8]. Shewanella a été utilisée en laboratoire pour réduire des quantités considérables de palladium et pour déchlorer jusqu'à près de 70% de biphényles polychlorés [9]. La production de nanoparticules par Shewanella oneidensis MR-1 est étroitement associée à la voie MTR [10] (cas des nanoparticules d'argent), ou à la voie de l'hydrogénase [11] (cas des nanoparticules de palladium).

Formation de pellicule

La pellicule constitue une variété de biofilm formée à l'interface air-liquide dans lequel la bactérie pousse [12]. Dans un biofilm, les cellules bactériennes interagissent entre elles afin de protéger leur communauté et coopèrent au niveau métabolique (communautés microbiennes) [13]. La formation de pellicule est caractéristique de Shewanella oneidensis et également liée au processus de réduction des métaux lourds ; ainsi, la formation de pellicule est beaucoup recherchée chez cette espèce. La pellicule se forme généralement en trois étapes : les cellules s'attachent à la triple surface du dispositif de culture, air et liquide, puis elles développent un biofilm unicouche à partir des cellules originelles, et enfin elles en viennent à former une structure complexe en trois dimensions [14]. Au sein d'une pellicule, il existe un certain nombre de substances entre les cellules (substances polymériques extracellulaires) qui aident à maintenir la matrice pelliculaire. Le processus de formation de la pellicule implique un certain nombre d'activités microbiennes et de substances polymériques extracellulaires liées. Pour la synthèse de ces dernières, beaucoup de protéines et autres biomacromolécules sont nécessaires.

Curieusement, beaucoup de cations métalliques sont également nécessaires dans le processus. Un contrôle EDTA et des tests approfondis de présence/absence de cations ont montré que le Ca(II), le Mn(II), le Cu(II) et le Zn(II) sont tous essentiels dans ce processus, probablement fonctionnant comme une partie d'un coenzyme ou d'un groupe prosthétique. Le Mg(II) a un effet partiel, alors que les Fe(II) et (III) ne sont pas seulement facultatifs mais sont même inhibitoires à un certain point. Pour ce qui est des structures cellulaires, les flagelles sont considérés comme contribuant à la formation de la pellicule. Cela apparaît simple à comprendre étant donné que le biofilm a besoin de cellules bactériennes pour se mouvoir d'une certaine façon, et que le flagelle est el seul organelle ayant une fonction de locomotion [15]. Cependant, des souches mutantes non pourvues de flagelles ont tout de même pu former une pellicule, seulement avec une vitesse de progression bien plus lente.

Génome

En tant qu'anaérobie facultatif avec une voie de transport d'électrons ramifiée, Shewanella oneidensis est considérée comme un organisme modèle en microbiologie. En 2002, la séquence complète de son génome a été publiée, avec un chromosome circulaire de 4,9 Mb codant théoriquement pour 4 758 protéines (ORFs). La bactérie possède également un plasmide de 161 kb avec 173 ORFs [16]. Une nouvelle annotation a été effectuée en 2003 [17]. Le génome est accessible sur Internet, par exemple sur la base de données du NCBI (voir les références) [18][19].

Notes et références

  1. ↑ Kasthuri Venkateswaran, Duane P. Moser, Michael E. Dollhopf et Douglas P. Lies, « Polyphasic taxonomy of the genus Shewanella and description of Shewanella oneidensis sp. nov. », International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, vol. 49, no 2,‎ , p. 705–724 (DOI 10.1099/00207713-49-2-705, lire en ligne, consulté le )
  2. ↑ Heather A. Wiatrowski, Paula Marie Ward et Tamar Barkay, « Novel Reduction of Mercury(II) by Mercury-Sensitive Dissimilatory Metal Reducing Bacteria », Environmental Science & Technology, vol. 40, no 21,‎ , p. 6690–6696 (ISSN 0013-936X, DOI 10.1021/es061046g, lire en ligne, consulté le )
  3. ↑ (en) Chun Kiat Ng, Krishnakumar Sivakumar, Xin Liu et Munusamy Madhaiyan, « Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis », Biotechnology and Bioengineering, vol. 110, no 7,‎ , p. 1831–1837 (ISSN 1097-0290, DOI 10.1002/bit.24856, lire en ligne, consulté le )
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  6. ↑ (en) Chun Kiat Ng, Krishnakumar Sivakumar, Xin Liu et Munusamy Madhaiyan, « Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis », Biotechnology and Bioengineering, vol. 110, no 7,‎ , p. 1831–1837 (ISSN 1097-0290, DOI 10.1002/bit.24856, lire en ligne, consulté le )
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  10. ↑ (en) Chun Kiat Ng, Krishnakumar Sivakumar, Xin Liu et Munusamy Madhaiyan, « Influence of outer membrane c-type cytochromes on particle size and activity of extracellular nanoparticles produced by Shewanella oneidensis », Biotechnology and Bioengineering, vol. 110, no 7,‎ , p. 1831–1837 (ISSN 1097-0290, DOI 10.1002/bit.24856, lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ (en) Chun Kiat Ng, Tian Kou Cai Tan, Hao Song et Bin Cao, « Reductive formation of palladium nanoparticles by Shewanella oneidensis: role of outer membrane cytochromes and hydrogenases », RSC Advances, vol. 3, no 44,‎ (ISSN 2046-2069, DOI 10.1039/c3ra44143a, lire en ligne, consulté le )
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  15. ↑ (en) Leslie A. Pratt et Roberto Kolter, « Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: roles of flagella, motility, chemotaxis and type I pili », Molecular Microbiology, vol. 30, no 2,‎ , p. 285–293 (ISSN 1365-2958, DOI 10.1046/j.1365-2958.1998.01061.x, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ (en) John F. Heidelberg, Ian T. Paulsen, Karen E. Nelson et Eric J. Gaidos, « Genome sequence of the dissimilatory metal ion–reducing bacterium Shewanella oneidensis », Nature Biotechnology, vol. 20, no 11,‎ , p. 1118–1123 (ISSN 1087-0156, DOI 10.1038/nbt749, lire en ligne, consulté le )
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  18. ↑ (en) « JCVI: Research / Past Projects / Comprehensive Microbial Resource (CMR) / Overview », sur www.jcvi.org (consulté le )
  19. ↑ « Drosophila virilis (ID 261) - Genome - NCBI », sur www.ncbi.nlm.nih.gov (consulté le )
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