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  4. Spatial structure, chemotaxis and quorum sensing shape bacterial biomass accumulation in complex porous media.
 
  • Détails
Titre

Spatial structure, chemotaxis and quorum sensing shape bacterial biomass accumulation in complex porous media.

Type
article
Institution
UNIL/CHUV/Unisanté + institutions partenaires
Périodique
Nature Communications  
Auteur(s)
Scheidweiler, D.
Auteure/Auteur
Bordoloi, A.D.
Auteure/Auteur
Jiao, W.
Auteure/Auteur
Sentchilo, V.
Auteure/Auteur
Bollani, M.
Auteure/Auteur
Chhun, A.
Auteure/Auteur
Engel, P.
Auteure/Auteur
de Anna, P.
Auteure/Auteur
Liens vers les personnes
Scheidweiler, David  
De Anna, Pietro  
Sentchilo, Vladimir  
Engel, Philipp  
Chhun, Audam  
Jiao, Wenqiao  
Liens vers les unités
Institut des sciences de la Terre  
Dép. microbiologie fondamentale  
ISSN
2041-1723
Statut éditorial
Publié
Date de publication
2024-01-02
Volume
15
Numéro
1
Première page
191
Peer-reviewed
Oui
Langue
anglais
Notes
Publication types: Journal Article
Publication Status: epublish
Résumé
Biological tissues, sediments, or engineered systems are spatially structured media with a tortuous and porous structure that host the flow of fluids. Such complex environments can influence the spatial and temporal colonization patterns of bacteria by controlling the transport of individual bacterial cells, the availability of resources, and the distribution of chemical signals for communication. Yet, due to the multi-scale structure of these complex systems, it is hard to assess how different biotic and abiotic properties work together to control the accumulation of bacterial biomass. Here, we explore how flow-mediated interactions allow the gut commensal Escherichia coli to colonize a porous structure that is composed of heterogenous dead-end pores (DEPs) and connecting percolating channels, i.e. transmitting pores (TPs), mimicking the structured surface of mammalian guts. We find that in presence of flow, gradients of the quorum sensing (QS) signaling molecule autoinducer-2 (AI-2) promote E. coli chemotactic accumulation in the DEPs. In this crowded environment, the combination of growth and cell-to-cell collision favors the development of suspended bacterial aggregates. This results in hot-spots of resource consumption, which, upon resource limitation, triggers the mechanical evasion of biomass from nutrients and oxygen depleted DEPs. Our findings demonstrate that microscale medium structure and complex flow coupled with bacterial quorum sensing and chemotaxis control the heterogenous accumulation of bacterial biomass in a spatially structured environment, such as villi and crypts in the gut or in tortuous pores within soil and filters.
Sujets

Animals

Quorum Sensing

Chemotaxis

Escherichia coli

Biomass

Porosity

Bacteria

Lactones

Mammals

PID Serval
serval:BIB_C15F89398E71
DOI
10.1038/s41467-023-44267-y
PMID
38167276
WOS
001142794000854
Permalien
https://iris.unil.ch/handle/iris/216955
Open Access
Oui
Date de création
2024-01-10T13:19:45.228Z
Date de création dans IRIS
2025-05-21T03:57:55Z
Fichier(s)
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Vignette d'image
Nom

s41467-023-44267-y.pdf

Version du manuscrit

published

Licence

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0

Taille

9.25 MB

Format

Adobe PDF

PID Serval

serval:BIB_C15F89398E71.P001

URN

urn:nbn:ch:serval-BIB_C15F89398E717

Somme de contrôle

(MD5):8749fc3bad0e379d659cd846178eaa00

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