La construction de l'enveloppe bactérienne constitue un sujet fondamental de la biologie cellulaire : c'est elle qui confère leur intégrité aux bactéries et, à ce titre, elle représente la cible de nombreux antibiotiques. Chez la plupart des bactéries en forme de bâtonnet, cette enveloppe repose sur le peptidoglycane, un réseau polymérique tridimensionnel dont la composition et la voie de biosynthèse sont aujourd'hui bien établies, mais dont l'organisation spatiale et le mécanisme d'assemblage demeurent mal compris. La protéine MreB, homologue bactérien de l'actine, est considérée comme un acteur essentiel de la machinerie qui contrôle l'élongation et le maintien de cette forme cellulaire. Reconnue pour son comportement très dynamique — elle se déplace selon le petit axe de la cellule, en suivant vraisemblablement la progression des machineries de synthèse pariétale —, MreB fait néanmoins l'objet de controverses depuis deux décennies quant à la structure, la longueur et les conditions de formation des polymères qu'elle assemble. Les descriptions vont de longs filaments hélicoïdaux parcourant la cellule entière jusqu'à de petites entités discrètes, et cette incertitude pèse directement sur les modèles décrivant la coordination des machineries pariétales.
Pour trancher ce débat, les auteurs ont analysé différentes souches de Bacillus subtilis, organisme modèle des bactéries à Gram positif, en recourant à des techniques de microscopie avancées : la microscopie à onde évanescente (TIRF) et sa variante à illumination structurée (TIRF-SIM), dont la résolution expérimentale a été estimée à environ 114 nm. Le suivi de particules individuelles, l'ajustement gaussien bidimensionnel pour mesurer les dimensions des filaments et l'analyse par kymographe pour les structures les plus étendues ont permis de caractériser finement la taille et la dynamique des assemblages de MreB. Le choix entre ces méthodes de mesure a fait l'objet d'une validation rigoureuse, par simulation notamment, afin d'éviter les biais propres à chaque approche.
Les résultats montrent que, durant la croissance active, MreB forme en moyenne des nanofilaments de moins de 200 nm, en deçà de la limite de diffraction de la lumière. Les filaments de taille micrométrique précédemment rapportés apparaissent comme la conséquence d'une suraccumulation artificielle de la protéine. Par ailleurs, la taille des filaments n'influence ni leur vitesse, ni leur orientation, ni leurs autres propriétés dynamiques, ce qui confère à B. subtilis une large tolérance vis-à-vis des niveaux de MreB et donc de la longueur de ses polymères. Les auteurs observent en outre que la densité de filaments mobiles reste constante quel que soit le niveau de MreB des souches, suggérant qu'un autre facteur détermine cette constante. Ces données révèlent la taille des filaments natifs de MreB pendant la croissance et s'opposent aux modèles dans lesquels la longueur des filaments affecterait directement la vitesse de synthèse pariétale ou dans lesquels MreB coordonnerait des machineries distantes le long de la paroi latérale.