La couche externe collante des champignons et des bactéries, appelée « matrice extracellulaire » ou MEC, a la consistance d'une gelée et agit comme une couche protectrice. Cependant, selon une étude récente publiée dans la revue iScience et menée par l'Université du Massachusetts Amherst en collaboration avec le Worcester Polytechnic Institute, la MEC de certains micro-organismes ne forme un gel qu'en présence d'acide oxalique ou d'autres acides simples. La MEC jouant un rôle important dans de nombreux processus, de la résistance aux antibiotiques à l'obstruction des canalisations en passant par la contamination des dispositifs médicaux, comprendre comment les micro-organismes manipulent leurs couches de gel collantes a des implications majeures pour notre vie quotidienne.

« J’ai toujours été fasciné par les matrices extracellulaires microbiennes », explique Barry Goodell, professeur de microbiologie à l’Université du Massachusetts Amherst et auteur principal de l’article. « On imagine souvent la matrice extracellulaire comme une couche protectrice externe inerte qui protège les micro-organismes. Mais elle peut aussi servir de voie de passage pour les nutriments et les enzymes à l’intérieur et à l’extérieur des cellules microbiennes. »
Ce revêtement remplit plusieurs fonctions : son adhérence permet aux micro-organismes individuels de s’agglomérer pour former des colonies ou « biofilms », et lorsque suffisamment de micro-organismes le font, cela peut obstruer les canalisations ou contaminer le matériel médical.
Mais la coque doit aussi être perméable : de nombreux micro-organismes sécrètent diverses enzymes et autres métabolites à travers la matrice extracellulaire, dans le matériau qu'ils veulent manger ou infecter (comme du bois pourri ou des tissus de vertébrés), puis, une fois que les enzymes ont terminé leur travail, la tâche de digestion – renvoyer les nutriments à travers la matrice extracellulaire – peut commencer.
Cela signifie que la matrice extracellulaire (MEC) n'est pas qu'une simple couche protectrice inerte ; en effet, comme l'ont démontré Goodell et ses collègues, les micro-organismes semblent capables de contrôler la viscosité de leur MEC et donc sa perméabilité. Comment font-ils ?
Chez les champignons, la sécrétion semble être de l'acide oxalique, un acide organique courant présent naturellement dans de nombreuses plantes. Comme l'ont découvert Goodell et ses collègues, de nombreux micro-organismes semblent utiliser l'acide oxalique qu'ils sécrètent pour se lier aux couches externes de glucides, formant ainsi une substance collante, la matrice extracellulaire gélatineuse.
Mais en y regardant de plus près, l'équipe a découvert que l'acide oxalique non seulement contribuait à la production de la matrice extracellulaire (MEC), mais la « régulait » également : plus les microbes ajoutaient d'acide oxalique au mélange glucides-acide, plus la MEC devenait visqueuse. Plus la MEC est visqueuse, plus elle empêche les grosses molécules d'entrer ou de sortir du microbe, tandis que les petites molécules peuvent librement entrer dans le microbe depuis l'environnement et inversement.
Cette découverte remet en question la compréhension scientifique traditionnelle de la manière dont les différents types de composés libérés par les champignons et les bactéries se retrouvent dans l'environnement. Goodell et ses collègues ont suggéré que, dans certains cas, les micro-organismes pourraient devoir davantage recourir à la sécrétion de très petites molécules pour attaquer la matrice ou le tissu dont ils dépendent pour survivre ou être infectés. Cela signifie que la sécrétion de petites molécules pourrait également jouer un rôle important dans la pathogenèse si les enzymes de plus grande taille ne peuvent pas traverser la matrice extracellulaire microbienne.
« Il semble exister un juste milieu », a déclaré Goodell, « où les micro-organismes peuvent contrôler l'acidité pour s'adapter à un environnement particulier, retenant certaines molécules plus volumineuses, comme les enzymes, tout en laissant passer facilement les molécules plus petites à travers la matrice extracellulaire (MEC). La modulation de la MEC par l'acide oxalique pourrait être un moyen pour les micro-organismes de se protéger des antimicrobiens et des antibiotiques, car nombre de ces médicaments sont composés de très grosses molécules. C'est cette capacité de personnalisation qui pourrait être la clé pour surmonter l'un des principaux obstacles de l'antibiothérapie, car la manipulation de la MEC pour la rendre plus perméable pourrait améliorer l'efficacité des antibiotiques et des antimicrobiens. »

« Si nous parvenons à contrôler la biosynthèse et la sécrétion de petits acides comme l'oxalate chez certains microbes, nous pouvons également contrôler ce qui entre dans ces microbes, ce qui pourrait nous permettre de mieux traiter de nombreuses maladies microbiennes », a déclaré Goodell.
En décembre 2022, le microbiologiste Yasu Morita a reçu une subvention des National Institutes of Health pour soutenir des recherches visant à terme à développer de nouveaux traitements plus efficaces contre la tuberculose.

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