Des chercheurs découvrent une étrange danse collective chez les bactéries

Des chercheurs découvrent une étrange danse collective chez les bactéries
© Chong Chen et al., Nature 2017

Un phénomène étrange a été découvert dans des colonies de bactéries : alors que les individus se déplacent suivant des trajets aléatoires, des rondes tournantes apparaissent ici et là dans la colonie. Les chercheurs esquissent une explication physique.

Personne ne l’explique encore mais les observations ne laissent pas de doute : il se passe des choses étranges chez les bactéries. Des chercheurs chinois et français ont en effet découvert que dans les colonies de Escherichia coli certains groupes formaient des « rondes » tournant à quelques micromètres par seconde.

Ces rondes, en forme d’ellipses, apparaissaient dans plusieurs lieux d’une même colonie : elles ont toutes le même sens et vitesse de rotation, la même orientation (du grand axe de l’ellipse) malgré la distance qui les sépare.

Plus étrange encore, si l’on suit une bactérie d’une ronde, sont mouvement individuel est erratique : la ronde semble émerger à grande échelle, comme si les « danseurs » changeaient constamment mais en maintenant collectivement cette structure.

Des oscillations d’un type totalement inconnu

Les oscillations sont le propre des cellules et aux bactéries : les neurones oscillent (électriquement) par groupes afin de synchroniser leur activité, et le phénomène vibratoire interviennent aussi durant l’embryogenèse… Pour se mettre au même tempo, toutes ces entités communiquent via des molécules, des champs électriques ou par contact physique.

Mais ici, rien de tout ça ! Aucun contact ni signal chimique ou électrique ne peut être évoqué lorsque, comme l’ont observé les chercheurs, deux rondes synchrones peuvent être séparées par plusieurs millimètres, soit l’équivalent de plusieurs dizaines de milliers de fois la taille d’une bactérie (2 à 4 micromètres). Dans une vidéo, des gouttes d’huile de silicone ont été disséminées dans une colonie afin de rendre le mouvement visible.

Un phénomène qui se répète

C’est comme si deux rondes de personnes tournant en synchronicité se formaient à plusieurs km de distance. Or chez les bactéries, il n’y a pas de signal d’aussi longue portée connu – surtout que celui-ci devrait traverser des milliers de bactéries non dansantes se trouvant entre les deux rondes.

Intrigués par cette découverte, les chercheurs ont préparé 71 colonies de E. coli (et quelques-unes avec d’autres types de bactéries mobiles), et ils ont fait des manips diverse (congélation puis réchauffement de la colonie), et à chaque fois le phénomène s’est reproduit.

Phénomène biologique ou mécanique ?

Les chercheurs ont alors postulé que ce phénomène non explicable (pour l’heure) par la voie biologique pouvait être issu d’un mécanisme d’auto-organisation pour des particules capables de se propulser – ces bactéries possèdent en effet des cils de motilité.

Ils ont ainsi considéré des particules se déplaçant (ou nageant en solution) en ligne droite mais avec des changements de direction aléatoires – un peu comme dans le mouvement brownien. Ils ont alors produit un modèle stochastique (basé sur la conjonction de mouvements aléatoires individuels) qui permet de rendre compte du phénomène observé.

Peut-être un effet d’auto-organisation

Néanmoins, comme ils le précisent, leur construction théorique repose sur de nom-breuses hypothèses qu’il faut vérifier. Mais si elle était confirmée, la découverte de ce phénomène émergeant pourrait éclairer le domaine des systèmes et de la matière auto-organisés et servir, par exemple, dans la conception de colonies de robots. Une affaire à suivre…

 

Roman Ikonicoff

Source: science&vie.com

Samia Fali
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