Des bacilles forcent les gouttes d’eau à les disséminer

Résultat scientifique
Bioingénierie

Si les microorganismes peuvent nager, glisser ou ramper pour se déplacer, certains préfèrent les transports en commun. La bactérie Bacillus subtilis profite ainsi du mouvement des gouttes d’eau pour se disséminer en masse. Des chercheurs du laboratoire Matière et systèmes complexes ont découvert que ces colonies forcent l’écoulement de leur milieu en en modifiant la structure, grâce à la production d’un surfactant. Ces travaux sont publiés dans la revue PNAS.

Les bactéries Bacillus subtilis pratiquent le colony surfing, une stratégie de dissémination où des colonies entières de bactéries utilisent les déplacements des gouttes d’eau qui les abritent. Des chercheurs du laboratoire Matière et systèmes complexes (MSC, CNRS/Université Paris Diderot) ont en réalité découvert qu’au lieu de simplement profiter de ces mouvements, les microorganismes les provoquent. Le bacille en question parvient à libérer des gouttes d’eau piégées à la surface d’un gel, ce qui déclenche le glissement collectif de toute la colonie. L’effet est suffisamment important pour apparaître avec une pente de seulement quelques dixièmes de degrés. En l’absence de bactéries, des gouttes d’eau de même taille restent piégées par capillarité, y compris sur des surfaces verticales.


Afin de surmonter ces forces capillaires largement supérieures à celles que les microorganismes exercent en nageant, les bacilles sécrètent de la surfactine. L'augmentation de la concentration de cette substance provoque, par un effet osmotique, l'absorption par la goutte du liquide présent dans le gel : la goutte gonfle et s’alourdit. Le surfactant abaisse en même temps les forces capillaires qui piègent la goutte en altérant la tension de surface. Les deux effets combinés permettent à la goutte, jusqu’ici stable, de s’écouler et donc aux bactéries de se disperser à une vitesse bien supérieure à celle des autres modes de migration connus.

De nombreux autres microorganismes produisent des surfactants, ce qui ouvre notamment des perspectives d'exploitation de certaines propriétés antiseptiques. Les chercheurs vont vérifier si ces espèces ne s’en servent pas aussi pour se déplacer. Ces travaux permettront également de déterminer si les mêmes mécanismes contribuent à la dissémination des bactéries dans les chambres froides, les réfrigérateurs ou dans le sol.

 

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© Marc Hennes
Vue de dessus du glissement d'une colonie
Gauche : Une goutte de 2µl contenant environ 200000 bactéries de l'espèce B. subtilis est toujours immobile, une heure après avoir été déposée sur un gel incliné de 1 degré. Milieu : Kymographe représentant l'évolution d'une coupe à travers la goutte (ligne verticale) au cours du temps (de gauche à droite). Le glissement débute environ 7 heures après inoculation. Droite : À t=9h, la goutte glisse vers l'aval.

 

Références :

Active depinning of bacterial droplets: The collective surfing of Bacillus subtilis.
Marc Hennes, Julien Tailleur, Gaëlle Charron and Adrian Daerr
PNAS (mai 2017)
DOI:10.1073/pnas.1703997114

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