Les scientifiques ont découvert que les groupes bactériens se propagent plus rapidement sur les surfaces lorsque les individus à l'intérieur se déplacent lentement, une découverte qui pourrait faire la lumière sur la façon dont les bactéries se propagent dans le corps lors d'infections.

Des chercheurs de l'Université de Sheffield et de l'Université d'Oxford ont étudié Pseudomonas aeruginosa, une espèce de bactérie responsable d'infections pulmonaires mortelles, qui se déplace sur les surfaces à l'aide de minuscules appendices en forme de grappin appelés pili. Semblable à la fable de la tortue et du lièvre, ils ont découvert que les bactéries conçues pour se déplacer individuellement plus rapidement perdaient en fait la course contre les souches plus lentes lorsqu'elles se déplaçaient en groupes densément emballés.

En utilisant une combinaison de génétique, mathématiques, et des algorithmes de suivi sophistiqués qui peuvent suivre simultanément le mouvement de dizaines de milliers de cellules, les chercheurs ont démontré que les collisions entre les bactéries qui se déplacent rapidement les font tourner verticalement et se coincent.

En revanche, les cellules plus lentes restent couchées, leur permettant de continuer à avancer. Les cellules les plus lentes gagnent donc la course vers un nouveau territoire, acquérir plus de nutriments, et finalement supplanter les cellules qui se déplacent plus rapidement. Cette recherche suggère que les bactéries ont évolué lentement, un mouvement restreint au profit de l'ensemble du groupe, plutôt que des cellules individuelles.

Les résultats ont été publiés dans la revue Physique de la nature .

Dr William Durham, maître de conférences en physique biologique à l'Université de Sheffield, a déclaré:"Nous sommes régulièrement confrontés à des embouteillages dans nos propres vies lorsque nous voyageons à pied ou en voiture. Ces embouteillages se produisent souvent parce que les individus ont donné la priorité à leur propre mouvement par rapport à celui de leurs voisins. En revanche, les bactéries ont évolué pour se déplacer prudemment et efficacement dans les foules, probablement parce que leurs voisins ont tendance à être génétiquement identiques, il n'y a donc pas de conflit d'intérêts. Les bactéries accomplissent cela en se déplaçant plus lentement que leur vitesse maximale."

Pour comprendre ces phénomènes, les chercheurs ont utilisé une théorie qui a été développée à l'origine pour étudier des matériaux appelés cristaux liquides.

Dr Oliver Meacock, chercheur postdoctoral à l'Université de Sheffield et auteur principal de l'étude, dit :« Les cristaux liquides sont partout autour de nous, des écrans de smartphone aux bagues d'humeur. Bien que nous ne nous attendions pas au départ à ce que les outils mathématiques développés pour comprendre ces matériaux artificiels puissent être appliqués aux systèmes vivants, nos résultats montrent qu'ils peuvent également faire la lumière sur les défis auxquels sont confrontés les microbes. »

Les schémas de mouvement collectif qui se produisent dans les volées d'oiseaux et les bancs de poissons ont longtemps été une source de fascination pour les spectateurs. Cette nouvelle recherche montre que des formes tout aussi spectaculaires de mouvement collectif se produisent également dans le monde microscopique.