Etude physique du mouvement de la bacterie listeria monocytogenes

• Auteur / Autrice : FABIEN GERBAL
• Direction : Jacques Prost
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées. Sciences médicales
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

La bacterie listeria monocytogenes est un agent pathogene de forme cylindrique d'environ deux microns de long qui infecte les cellules eucaryotes et se deplace dans leur cytoplasme a des vitesses de l'ordre de 10 microns par minute. Pour cela, elle induit la formation d'un gel d'actine, qui constitue une queue de plusieurs dizaines de microns dans l'alignement du grand axe de la bacterie. C'est l'insertion continue des filaments d'actine a la surface de la bacterie qui forme ce gel et conduit au deplacement de la bacterie. Des experiences de micro-manipulations, effectuees notamment a l'aide de pinces optiques, ont permis de montrer d'une part la forte connexion entre la bacterie et sa queue et d'autre part que la queue est un materiaux elastique. A partir de ces resultats, un modele mesoscopique de la propulsion des listeria est propose. Independamment du detail des mecanismes biochimiques sous-jacents, le comportement collectif des proteines joue un role primordial : l'ajout de filaments doit conduire a des deformations elastiques du gel qui induisent en retour des contraintes sur la bacterie. Une seconde serie d'experiences destinees a mesurer le module d'young de la queue permet d'evaluer quantitativement l'importance de ces forces elastiques. Dans une seconde partie, une analyse theorique de ce modele est proposee. Il est montre que la complexite de la surface (un cylindre associe a un hemisphere) depuis laquelle est issus le gel d'actine induit des contraintes antagonistes a la surface de la bacterie. L'etude prevoit une courbe force-vitesse qui permet de caracteriser ce type de mouvement. Enfin, a partir de ce modele et en decrivant le regime transitoire de la formation de la queue, une explication synthetique de l'ensemble des phenotypes observes chez des listeria mutantes est avancee. Un mecanisme d'instabilite de type stick-slip entre le gel et la surface de la bacterie permet d'expliquer l'oscillation de la vitesse chez l'un de ces mutants.