Les agrégats de méningocoques coulent dans les vaisseaux sanguins comme un liquide visqueux
Publié par Adrien le 07/07/2018 à 00:00
Source: CNRS-INSB
Une collaboration entre biologistes et physiciens a permis de décrypter une étape clé de l'infection causée par le méningocoque, un pathogène humain responsable de méningites chez les nourrissons et les jeunes adultes, pathologies qui, malgré une prise en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) rapide, présentent un taux de mortalité (La mortalité, ou taux de mortalité est le nombre de décès annuels rapporté au nombre d'habitants d’un territoire donné. Elle se distingue de la morbidité : nombre de malades annuels rapporté à la population.) qui reste très important. Ce travail a été publié le 17 mai 2018, dans la revue Cell.


Figure: Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) d'un agrégat de bactéries Neisseria meningitidis aspiré par une micropipette. Sous application d'une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) négative, ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières...) présente des propriétés uniques de fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines...) visqueux, dues à des forces d'interactions intermittentes entre bactéries engendrées par des pili de type IV (représentés par des filaments colorés). La fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.) des agrégats est essentielle pour une colonisation efficace du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) vasculaire.
© Julien Husson (https://cellmechanics.jimdo.com).

L'infection humaine se caractérise par l'accumulation de bactéries à l'intérieur des vaisseaux sanguins qui se trouvent entièrement remplis de bactéries bien que, ni les mécanismes de formation, ni l'impact de ce processus ne soient connus. Intrigués par la formation de ces agrégats intravasculaire, le consortium de scientifiques, regroupant biologistes et physiciens, s'est attelé à comprendre cette étape de l'infection, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) particulièrement sa base physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...).

Il ressort de cette étude que les agrégats bactériens formés par le méningocoque se comportent de façon inattendue, comme un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) visqueux, avec la viscosité du miel. Les bactéries se multiplient rapidement dans les vaisseaux sous forme d'agrégats qui s'adaptent ainsi progressivement à la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle,...) complexe du réseau vasculaire, comme un liquide qui s'écoule. L'étude montre que la formation de ces agrégats et leurs propriétés physiques sont essentielles pour la progression de l'infection.

Les propriétés de liquide visqueux des agrégats dépendent d'un facteur de virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme (bactérie ou champignon). La virulence d'un pathogène létal est facilement mesurable mais celle des...) appelé pilus (Pilus (ou fimbriae, pluriel pili) : Appendice se situant à la surface de la paroi de nombreuse bactéries à Gram négatif (et exceptionnellement des bactéries à Gram positif), plus courts et plus fins que des flagelles, ils...) de type IV. Il s'agit de long filaments adhésifs et dynamiques qui s'allongent et se rétractent en permanence à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) de la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire...). Ces filaments permettent aux bactéries de se trouver, de se rapprocher et d'entrer en contact de façon réversible. L'agrégation est donc basée sur un processus aléatoire d'attraction entre les bactéries. Ces filaments permettent aux bactéries de se trouver, de se rapprocher et d'entrer en contact de façon réversible. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) montre que cette dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre bactéries voisines est aléatoire, et contribue donc de manière active à l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes....) globale des bactéries dans l'agrégat. Sur le plan physique ce processus d'interaction confère à ces agrégats des propriétés originales de fluide hors d'équilibre jusque-là non décrites. Par exemple, les bactéries à l'intérieur des agrégats présentent une motilité plus élevée que celle observée par la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation »...) des bactéries isolées. Ainsi, au-delà de proposer une meilleure compréhension d'une infection humaine létale, cette étude dévoile un nouveau type de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) active basée sur la présence des forces attractives intermittentes entre ses éléments constituants.

Cette étude pluridisciplinaire a pu être réalisée grâce à une étroite collaboration entre un laboratoire spécialisé dans les infections causées par le méningocoque (G. Duménil, Institut Pasteur (L’Institut Pasteur est une fondation française privée à but non lucratif qui se consacre à l'étude de la biologie, des microorganismes, des...) et INSERM) et des physiciens. La collaboration avec les équipes de Hugues Chaté (CEA, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) Paris-Saclay), Nelly Henry (CNRS, Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le...) Université) et Raphael Voituriez (CNRS, Sorbonne Université) a permis de coupler une approche expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) quantitative avec un modèle physique de matière active.
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