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Collective magnetotaxis of microbial holobionts is optimized by the three-dimensional organization and magnetic properties of ectosymbionts.
Chevrier, Daniel M; Juhin, Amélie; Menguy, Nicolas; Bolzoni, Romain; Soto-Rodriguez, Paul E D; Kojadinovic-Sirinelli, Mila; Paterson, Greig A; Belkhou, Rachid; Williams, Wyn; Skouri-Panet, Fériel; Kosta, Artemis; Le Guenno, Hugo; Pereiro, Eva; Faivre, Damien; Benzerara, Karim; Monteil, Caroline L; Lefevre, Christopher T.
Afiliación
  • Chevrier DM; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Juhin A; Sorbonne Université, UMR CNRS 7590, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut de recherche pour le développement (IRD), Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), 75005 Paris, France.
  • Menguy N; Sorbonne Université, UMR CNRS 7590, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut de recherche pour le développement (IRD), Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), 75005 Paris, France.
  • Bolzoni R; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Soto-Rodriguez PED; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Kojadinovic-Sirinelli M; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Paterson GA; Department of Earth, Ocean and Ecological Sciences, University of Liverpool, L69 7ZE Liverpool, UK.
  • Belkhou R; Synchrotron Soleil, L'Orme des Merisiers, 91192 Gif-sur-Yvette Cedex, France.
  • Williams W; School of GeoSciences, Grant Institute, University of Edinburgh, Edinburgh EH9 3JW, UK.
  • Skouri-Panet F; Sorbonne Université, UMR CNRS 7590, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut de recherche pour le développement (IRD), Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), 75005 Paris, France.
  • Kosta A; Plateforme de Microscopie de l'Institut de Microbiologie de la Méditerranée, Institut de Microbiologie, FR3479, Campus CNRS, 13402 Marseille cedex 20, France.
  • Le Guenno H; Plateforme de Microscopie de l'Institut de Microbiologie de la Méditerranée, Institut de Microbiologie, FR3479, Campus CNRS, 13402 Marseille cedex 20, France.
  • Pereiro E; ALBA Synchrotron Light Source, Cerdanyola del Vallés, Barcelona 08290, Spain.
  • Faivre D; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Benzerara K; Sorbonne Université, UMR CNRS 7590, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut de recherche pour le développement (IRD), Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), 75005 Paris, France.
  • Monteil CL; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
  • Lefevre CT; Aix-Marseille Université, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), UMR7265, Bioscience and biotechnology institute of Aix-Marseille (BIAM), Saint-Paul-lez-Durance 13108, France.
Proc Natl Acad Sci U S A ; 120(10): e2216975120, 2023 03 07.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-36848579
ABSTRACT
Over the last few decades, symbiosis and the concept of holobiont-a host entity with a population of symbionts-have gained a central role in our understanding of life functioning and diversification. Regardless of the type of partner interactions, understanding how the biophysical properties of each individual symbiont and their assembly may generate collective behaviors at the holobiont scale remains a fundamental challenge. This is particularly intriguing in the case of the newly discovered magnetotactic holobionts (MHB) whose motility relies on a collective magnetotaxis (i.e., a magnetic field-assisted motility guided by a chemoaerotaxis system). This complex behavior raises many questions regarding how magnetic properties of symbionts determine holobiont magnetism and motility. Here, a suite of light-, electron- and X-ray-based microscopy techniques [including X-ray magnetic circular dichroism (XMCD)] reveals that symbionts optimize the motility, the ultrastructure, and the magnetic properties of MHBs from the microscale to the nanoscale. In the case of these magnetic symbionts, the magnetic moment transferred to the host cell is in excess (102 to 103 times stronger than free-living magnetotactic bacteria), well above the threshold for the host cell to gain a magnetotactic advantage. The surface organization of symbionts is explicitly presented herein, depicting bacterial membrane structures that ensure longitudinal alignment of cells. Magnetic dipole and nanocrystalline orientations of magnetosomes were also shown to be consistently oriented in the longitudinal direction, maximizing the magnetic moment of each symbiont. With an excessive magnetic moment given to the host cell, the benefit provided by magnetosome biomineralization beyond magnetotaxis can be questioned.
Asunto(s)
Palabras clave

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Electrones / Biomineralización Idioma: En Revista: Proc Natl Acad Sci U S A Año: 2023 Tipo del documento: Article País de afiliación: Francia

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Electrones / Biomineralización Idioma: En Revista: Proc Natl Acad Sci U S A Año: 2023 Tipo del documento: Article País de afiliación: Francia