Le mouvement collectif chez les bactéries
La migration bactérienne en essaim est la méthode la plus rapide par laquelle les bactéries mobiles peuvent coloniser les surfaces. Le projet 3D SWARMING (Complex dynamics of swarming bacteria in three dimensions) nous apporte des idées nouvelles et innovantes sur plusieurs aspects des bactéries en essaim. Les chercheurs ont d'abord étudié le mouvement collectif d'une bactérie Gram-négative Serratia marcescens, qui forme une culture dense de cellules sphériques. Ils ont pu observer que les bactéries migraient vers la surface supérieure des gouttes de culture placées sur une lame de verre se déplaçant dans des tourbillons et jets corrélés pendant plusieurs secondes. Ce phénomène montre que les forces stériques ne sont pas essentielles pour la génération d'un mouvement collectif de particules automotrices. L'équipe a également étudié la dynamique sur plaque d'agar du bacille en forme de tige, Bacillus subtilis. Lorsque des antibiotiques sont appliqués sur certaines plaques pour déterminer comment l'essaim réagit au stress, les bactéries se déplacent différemment des autres stress comme le manque de nutriments, la sécheresse ou l'épuisement en oxygène. Un modèle mathématique a montré que l'essaim bactérien comprenait deux populations - les cellules non affectées et les cellules présentant une motilité défectueuse provoquée par l'antibiotique kanamycine. Les interactions entre les deux populations expliquent ainsi la différence d'essaimage. Les chercheurs ont par ailleurs analysé la trajectoire de bactéries individuelles marquées par fluorescence alors qu'elles étaient poussées par leurs voisines au sein d'un essaim dense. Ils ont constaté que les cellules effectuaient une super-diffusion, compatible avec le processus de Levy (vols de Levy), un mélange de longues trajectoires droites et de mouvements courts et aléatoires. Cette observation indique que cette stratégie pourrait avoir évolué beaucoup plus tôt que prévu. Enfin, l'étude de deux différentes espèces en forme de tige (B. subtilis et S. marcescens) a permis de déterminer l'indépendance de mouvement d'une seule cellule incorporée dans l'essaim et de savoir si elle a suivi le flux ou a été capable de «décider» et de se déplacer en toute liberté. Les résultats montrent que les bactéries se déplacent dans presque toutes les directions et ne sont pas alignées sur le flux de l'essaim. Au contraire, les cellules immobiles ayant été intégrées dans l'essaim actif et utilisées comme traceurs, suivaient le flux. Les partenaires du projet 3D SWARMING ont ainsi démontré comment des cellules mobiles peuvent manœuvrer pour améliorer la propagation et la diffusion de la colonie bactérienne.
Mots‑clés
Bactérie, migration en essaim, 3D SWARMING, super-diffusion, Levy Walk
