A propos du déplacement de bactéries pathogènes dans des situations difficiles

« Comment des bactéries pathogènes se déplacent-elles dans des situations difficiles », source communiqué de l’Université de York publié le 18 décembre 2018.

Des scientifiques ont décrypté la manière dont certains types de bactéries « nageant » ont évolué pour pouvoir s'échapper lorsqu'elles sont piégées dans de petits espaces.

Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouvelles méthodes pour enrayer la propagation de certaines bactéries, notamment d’espèces responsables d’intoxications alimentaires et d’ulcères gastriques.

De nombreuses bactéries peuvent nager, ce qui leur permet de rechercher de nouvelles sources d'éléments nutritifs ou, dans le cas de bactéries pathogènes, d'infecter et de se propager.

Flagelles

Presque toutes les espèces de bactéries nageant se propulsent en avant à l’aide d’hélices en forme de tire-bouchon appelées « flagelles ».

Les flagelles bactériens sont composés de milliers de blocs constitutifs de protéines disposés en chaînes spiralées.

Une équipe multidisciplinaire de scientifiques, comprenant des chercheurs de l’Université de York, a découvert que certains types de bactéries ont développé des flagelles complexes composés de nombreux types de protéines afin de leur permettre de se déplacer en dehors de petits espaces.

Mystère de longue date

Les scientifiques ont examiné une espèce de bactérie vivant dans le sol, Shewanella putrefaciens, et ont découvert que, lorsqu'elles se retrouvaient coincées dans un espace restreint, leurs flagelles à composantes multiples se mettent en boucle, enveloppant les corps cellulaires et leur permettant de se libérer à la façon d’un tire-bouchon.

Le Dr Laurence Wilson, du département de physique, co-auteur de l’étude, a déclaré : « La question de savoir pourquoi certaines bactéries telles que E. coli ont des flagelles constitués d’un type de protéine alors que d’autres ont des flagelles plus complexes constitués de nombreux types différents a été un mystère de longue date.

« La nature aime conserver des choses simples. Dans toute ‘machine’, plus de composants signifient plus de problèmes pouvant survenir. Notre étude a montré que les flagelles complexes ont une fonction qui aide les bactéries à s'échapper quand elles se retrouvent coincées dans des espaces restreints, un avantage qui dépasse le coût du maintien des gènes pour coder les différents blocs constitutifs des protéines ».

3D

Pour l’étude, des scientifiques de l’Université de York ont utilisé leur expertise en microscopie holographique à haute vitesse pour suivre des cellules en 3D, leur permettant ainsi de voir comment les cellules utilisent leurs flagelles pour nager et se répandre.

Des collègues internationaux de l’Institut de microbiologie et de biologie moléculaire de Geissen (Allemagne) ont soigneusement défini l’emplacement des différents éléments constitutifs au sein de chaque flagelle. Des informaticiens de l’Université Philipps de Marbourg, en Allemagne, ont construit une série de simulations leur permettant de tester l’effet de la variation lente des propriétés physiques du flagelle.

Ils ont constaté que les éléments constitutifs des flagelles de Shewanella putrefaciens étaient disposés de manière optimale. En effet, lorsqu’ils enlevaient ou permutaient les composants du flagelle, la capacité de la bactérie à nager, que ce soit dans des « eaux libres » ou dans des espaces restreints, était réduite.

Blocage de la transmission

Le Dr Wilson a ajouté : « Des espèces bactériennes telles que Campylobacter jejuni, responsable de l'intoxication alimentaire, et Helicobacter pylori, responsable d’ulcères de l’estomac, maintiennent de multiples composants dans leur flagelle.

« Cette étude nous donne une meilleure compréhension de la physique des infections bactériennes - des connaissances qui pourraient conduire à de nouveaux moyens de bloquer la transmission d'infections nuisibles à l'avenir. »

L’article 'Spatial arrangement of several flagellins within bacterial flagella improves motility in different environments' est publié accès libre danq Nature Communications.