Publié le 11 juin 2020 | Mis à jour le 12 juin 2020

Observation des mouvements de bactérie avec une précision inégalée

Les premières étapes de la dissémination pathogène dans un hôte et de la colonisation d’un environnement par des bactéries motiles impliquent qu’elles nagent près d’une surface. Des chercheurs de l’Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon, du Laboratoire de Géologie de Lyon : terre, planètes et environnement et du Laboratoire de Physique ont conçus une expérience pour décrire à très haute résolution et haute fréquence le mouvement d’E. coli, au voisinage d’une surface. Ce travail montre que, contre toute attente, les microorganismes qui sont piégés près de surfaces peuvent s’affranchir de cette fatalité en se réorientant brutalement et de ce fait explorer un environnement plus vaste.

En milieu liquide, une population bactérienne est capable de se déplacer vers des conditions qui lui sont plus favorables. Pour ce faire, chaque bactérie suit une « marche aléatoire », faite de portions de chemins droits et d’événements très brefs de réorientation dont elle biaise la fréquence. Lorsqu’une bactérie E. coli s’approche d’une surface, l’hydrodynamique la contraint à adopter une trajectoire circulaire à quelques centaines de nanomètres au dessus de la surface. La bactérie est piégée.

Mais est-elle si contrainte que cela dans cette étape critique pour l’infection et la colonisation de nouveaux environnements ?
Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs spécialisés dans les développements de capteurs de l’IP2I et des chercheurs travaillant sur la nage des bactéries sur les surfaces du Laboratoire de Physique et du Laboratoire de Géologie de Lyon ont combiné leurs savoir-faire. En décomposant la séquence du mouvement du corps de la bactérie modèle E. coli à très haute fréquence (500Hz) sur de longues durées (2s), on observe que la bactérie effectue des pauses de nage très brèves (100 ms). Pendant ces intervalles, le corps se réoriente, mais tantôt sa réorientation résultante est très faible, tantôt elle est extrêmement importante. Ainsi, ce comportement erratique permet contre toute attente, aux bactéries piégées près d’une surface de s’affranchir de cette fatalité en se réorientant brutalement. Les bactéries peuvent alors explorer un environnement plus vaste.

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