Léquipe Inserm dirigée par Guillaume Duménil à lInstitut Pasteur décrypte, en collaboration avec plusieurs équipes de physiciens, une étape clé de linfection causée par le méningocoque, un pathogène humain responsable de méningites chez les nourrissons et les jeunes adultes. Des agrégats de bactéries, dans les vaisseaux sanguins, favoriseraient la progression de la maladie. Malgré une prise en charge rapide, le taux de mortalité dû à ces infections reste très important.
Linfection humaine, la méningite à méningocoque, se caractérise par laccumulation de bactéries à lintérieur des vaisseaux sanguins qui se trouvent entièrement remplis de bactéries bien que, ni les mécanismes de formation, ni limpact de ce processus ne soient connus. Intrigués par la formation de ces agrégats intravasculaire, le consortium de scientifiques sest attelé à comprendre cette étape de linfection, tout particulièrement sa base physique. Il ressort de cette étude que « les agrégats bactériens formés par le méningocoque se comportent de façon inattendue comme un liquide visqueux, avec une viscosité identique à celle du miel, explique Guillaume Duménil, responsable de lunité de Pathogénèse des infections vasculaires. Les bactéries se multiplient rapidement dans les vaisseaux sous forme dagrégats qui sadaptent ainsi progressivement à la géométrie complexe du réseau vasculaire, comme un liquide qui sécoule. » Létude montre que la formation de ces agrégats et leurs propriétés visqueuses sont essentielles pour la progression de linfection. En effet, un mutant bactérien qui forme des agrégats solides et non visqueux présente un défaut très marqué de colonisation des vaisseaux sanguins.
Un liquide visqueux aux propriétés originales
Les propriétés de liquide visqueux des agrégats dépendent dun facteur de virulence appelé pilus de type IV. Il sagit de long filaments adhésifs et dynamiques qui sallongent et se rétractent en permanence à la surface de la bactérie. Ces filaments permettent aux bactéries de se trouver, de se rapprocher et dentrer en contact de façon réversible. Lagrégation est donc basée sur un processus intermittent dattraction entre les bactéries, cest-à-dire quil y a une alternance entre attraction et absence dattraction. Sur le plan physique, ce processus dinteraction intermittent confère à ces agrégats des propriétés originales jusque-là non décrites. Par exemple, les bactéries à lintérieur des agrégats exhibent une motilité plus élevée que celle observée par la diffusion des bactéries isolées. « Au-delà de proposer une meilleure compréhension dune infection humaine létale, cette étude dévoile un nouveau type de matière active cet agrégat bactérien visqueux comme du miel basée sur la présence des forces attractives intermittentes entre ses éléments constituants », conclut Guillaume Duménil.
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Cette étude pluridisciplinaire a pu être réalisée grâce à une étroite collaboration entre un laboratoire spécialisé dans les infections causées par le méningocoque (Guillaume Duménil, Institut Pasteur et Inserm) et des physiciens. La collaboration avec les équipes de Nelly Henry (CNRS, UPMC), Raphael Voituriez (CNRS, UPMC) et Hugues Chaté (CEA, CNRS, université Paris-Saclay) a permis de coupler une approche expérimentale quantitative avec un modèle physique de matière active.
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