Une symbiose brillante
Quel est le chemin emprunté par les bactéries pour trouver leur niche ?
Pour arriver à l'organe lumineux, les bactéries ont un long parcours à franchir...
La présence de flagelle sur Vibrio fisheri est un facteur clé pour la colonisation car il permet aux bactéries de se déplacer dans l'eau, ensuite les bactéries parcourent un chemin compliqué, puis arrivent dans l'organe lumineux du calamar où peut se faire l'adhésion ainsi que la réaction qui mène à la bioluminescence.
Tout ceci sera explicité dans le blog.
Le calamar est exposé aux cellules bactériennes lorsque l'animal ventile de l'eau de mer dans sa cavité ( grâce à des cils épithéliaux ), les bactéries commencent par arriver sur la paroi de la crypte prévue pour la bioluminescence, sur lequel il y a 3 pores (1 sur chaque côté ).
Ils ont une taille de 5 à 15 micromètre de diamètre tandis que les cellules V.fischeri font 1 à 2micromètre de longueur, ainsi la première étape est déjà facile à franchir.
Les 6 pores guident à 6 canaux, qui sont le plus gros challenge pour les bactéries, ils ont sur leur paroi du mucus, des antimicrobiens, des cils, de nombreux obstacles !
Chaque canal est rempli de mucus,et bordé d'un épithélium densément cilié, couvrant une distance équivalente à plusieurs longueurs de cellules bactériennes. L'orientation des raclettes ciliaires des cellules épithéliales du conduit indiquent que le battement efficace des cils est vers l'extérieur. Ainsi, à l'entrée, la bactérie doit traverser les conduits contre un courant. Cela engendre encore un critère que toute les bactéries n'ont pas, elles doivent avoir la capacité de nager à contre courant, Vibrio le peut en effet, grâce à la présence de flagelle sur sa membrane.
Les études microscopiques des parois du conduit ont montré qu'elles ne sont pas colonisées par des bactéries, soit en raison de l'activité des cils, soit parce que l'environnement chimique dans le conduit est défavorable.
Pour progresser dans la colonisation, il faut que V.Fischeri soit capable de franchir tout cela.
Chacun des six canaux mènent à une antichambre, qui est un petit espace avant les cryptes.
Chacune de ces antichambres est une zone à forte réactivité microbienne, ce qui empêche la colonisation dans cet espace, encore une fois c'est un obstacle au passage de beaucoup de bactéries.
Comme les antichambres, les 3 profondes cryptes ont des caractéristiques bien à elles, leur surface est très complexe.
Chacune d'entre elle est bordée de cellules épithéliales cylindriques comme vous pourrez observer sur l'image suivante.
Cette photographie est un zoom sur l'organe lumineux, où l'on peut observer ( en vert ) les cellules bactériennes V.fisheri qui colonisent l'organe lumineux.
( source : The prokaryotes : Prokaryotic biology and symbiotic associations, fourth edition, Eugene Rosenberg )
CONCLUSION
V.fisheri doit transiter entre l'océan, qui est un espace limité en nutriments qu'elle demande, aux surfaces muqueuses de l'organe lumineux, à travers les environnements changeants des canaux, des antichambres, tout cela pour atteindre un espace au fond des cryptes, riche en nutriments et hospitalier, où une rapide expansion des bactéries est possible. Cela est possible grâce à la flagelle de Vibrio Fisheri.
Chaque étape requière une distinction d'un attrait particulier afin de franchir ces obstacles avec succès, et ainsi de créer de la bioluminescence pour parvenir à la survie de Euprymna Scolopes, et tout cela c'est possible seul pour Vibrio fisheri...