La vancomycine réduit la rigidité du mur cellulaire et ralentit la vitesse de nage de la bactérie de la maladie de Lyme.
Abstrait
Borrelia burgdorferi, la spirochete qui cause la maladie de Lyme, est un agent pathogène transmis par les tiques qui nécessite une motilité pour envahir et coloniser des hôtes de mammifères et de tiques. Ces bactéries utilisent une forme ondulée ondulée unique pour pénétrer et se propulser à travers les tissus de l'hôte. La modélisation mathématique précédente a suggéré que la morphologie et la motilité de ces spirochètes dépendent de façon cruciale du rapport flagellaire / rigidité de la paroi cellulaire. Ici, nous testons cette prédiction en utilisant l'antibiotique vancomycine pour affaiblir la paroi cellulaire. Nous avons constaté que des doses faibles à modérées de vancomycine (≤2,0 μg / mL pendant 24 h) ont produit de petites altérations de la forme de la cellule et que, à mesure que la dose augmentait, la vitesse de la cellule diminue. Les concentrations de vancomycine> 1,0 μg / mL ont également inhibé la croissance cellulaire et ont conduit à la formation de globules sur une fraction des cellules. Pour évaluer quantitativement comment la vancomycine affecte la rigidité cellulaire, nous avons utilisé des pièges optiques pour plier les mutants non gonflés de B. burgdorferi. Nous avons constaté qu'en présence de vancomycine, la rigidité de la paroi cellulaire a progressivement diminué avec le temps, avec une réduction de 40% de la rigidité de flexion après 36 h. Dans les mêmes conditions, la vitesse de natation du B. burgdorferi de type sauvage a ralenti de -15%, avec seulement des modifications marginales de la morphologie cellulaire. Fait intéressant, notre modèle biophysique pour la dynamique de natation de B. burgdorferi a suggéré que la vitesse de la cellule devrait augmenter avec une diminution de la rigidité cellulaire. Nous montrons que cet écart peut être résolu si le volume périplasmique diminue à mesure que la paroi cellulaire devient plus douce. Ces résultats fournissent une hypothèse vérifiable sur la façon dont les modifications de la rigidité de la paroi cellulaire affectent la régulation du volume périplasmique. En outre, comme la motilité est cruciale pour la virulence de B. burgdorferi, les résultats suggèrent que les doses sublimes d'antibiotiques pourraient avoir un impact négatif sur la survie des spirochètes en entravant leur vitesse de nage, ce qui permet leur capture et leur élimination par des phagocytes.
Abstrait
Borrelia burgdorferi, la spirochete qui cause la maladie de Lyme, est un agent pathogène transmis par les tiques qui nécessite une motilité pour envahir et coloniser des hôtes de mammifères et de tiques. Ces bactéries utilisent une forme ondulée ondulée unique pour pénétrer et se propulser à travers les tissus de l'hôte. La modélisation mathématique précédente a suggéré que la morphologie et la motilité de ces spirochètes dépendent de façon cruciale du rapport flagellaire / rigidité de la paroi cellulaire. Ici, nous testons cette prédiction en utilisant l'antibiotique vancomycine pour affaiblir la paroi cellulaire. Nous avons constaté que des doses faibles à modérées de vancomycine (≤2,0 μg / mL pendant 24 h) ont produit de petites altérations de la forme de la cellule et que, à mesure que la dose augmentait, la vitesse de la cellule diminue. Les concentrations de vancomycine> 1,0 μg / mL ont également inhibé la croissance cellulaire et ont conduit à la formation de globules sur une fraction des cellules. Pour évaluer quantitativement comment la vancomycine affecte la rigidité cellulaire, nous avons utilisé des pièges optiques pour plier les mutants non gonflés de B. burgdorferi. Nous avons constaté qu'en présence de vancomycine, la rigidité de la paroi cellulaire a progressivement diminué avec le temps, avec une réduction de 40% de la rigidité de flexion après 36 h. Dans les mêmes conditions, la vitesse de natation du B. burgdorferi de type sauvage a ralenti de -15%, avec seulement des modifications marginales de la morphologie cellulaire. Fait intéressant, notre modèle biophysique pour la dynamique de natation de B. burgdorferi a suggéré que la vitesse de la cellule devrait augmenter avec une diminution de la rigidité cellulaire. Nous montrons que cet écart peut être résolu si le volume périplasmique diminue à mesure que la paroi cellulaire devient plus douce. Ces résultats fournissent une hypothèse vérifiable sur la façon dont les modifications de la rigidité de la paroi cellulaire affectent la régulation du volume périplasmique. En outre, comme la motilité est cruciale pour la virulence de B. burgdorferi, les résultats suggèrent que les doses sublimes d'antibiotiques pourraient avoir un impact négatif sur la survie des spirochètes en entravant leur vitesse de nage, ce qui permet leur capture et leur élimination par des phagocytes.
