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En vidéo : des ailes de cigale tueuses de bactéries

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Des ailes de cigale pour lutter contre les infections bactériennes ? Des travaux récents vont dans ce sens. Une équipe de recherche australienne montre en effet que les ailes de cigale, recouvertes de nanolames tranchantes, sont capables de perforer les bactéries qui s'en approchent ! Leur structure pourrait être copiée et utilisée dans la fabrication de nouveaux matériaux antibactériens.

La famille des cigales comporte deux espèces en France, Lyriste plebejus (photo ci-dessus) et Cicada omi. © Jodelet Lépinay, Wikimedia Commons, cc by sa 2.5

Dans la nature, de nombreux animaux et plantes possèdent des barrières protectrices contre les agents infectieux. La peau des requins, la cuticule des termites et des moustiques ou encore les ailes des papillons sont très hydrophobes, et de ce fait empêchent la fixation d'agents infectieux. Récemment, une équipe de chercheurs australiens de l'université de Swinburne s'est intéressée à la structure des ailes de la cigale Psaltoda claripennis. Leurs travaux, publiés dans la revue Biophysical Journal, ont montré que les ailes de cet insecte, en plus de protéger contre les agents infectieux, étaient capables de détruire mécaniquement les bactéries.

La surface des ailes de cigale est constituée d'une multitude de nanolames. Chaque nanolame mesure environ 200 nanomètres (elles sont donc 200.000 fois moins longues qu'une allumette) alors que les bactéries sont en moyenne 10 fois plus grandes. Les nanolames peuvent ainsi agir comme de véritables couteaux tranchants et perforer les bactéries qui s'approchent un peu trop près ! Dans la vidéo ci-dessous, réalisée par l'équipe australienne, on peut observer le mécanisme modélisé de destruction d'une bactérie par les ailes de cigale : la bactérie s'approche, se pose sur le tapis tranchant, est perforée et se vide de son contenu.


Modèle de destruction d’une bactérie par une aile de cigale. Quand la bactérie s’approche, elle rentre en contact avec les nanolames présentes à la surface de l’aile de cigale. Ces structures agissent comme de véritables lames de couteaux microscopiques et perforent la bactérie : elle se vide alors de son contenu et meurt. © S. Pogodin et al., 2013

Dans une précédente étude, les auteurs avaient déjà montré que les bactéries pouvaient se fixer sur les ailes des cigales, mais étaient rapidement tuées. Les auteurs avaient ensuite recouvert les ailes de l'insecte avec de l'or pour en modifier les propriétés physicochimiques sans masquer les nanolames : dans ces conditions, les ailes étaient toujours capables de détruire les bactéries. Ces résultats suggéraient que l'interaction physique des bactéries avec les nanolames était le facteur responsable de la destruction des bactéries.

L’effet des ailes de cigale limité à certains types de bactéries

Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les ailes de cigale ne tuaient pas toutes les bactéries. Celles possédant une membrane assez souple, comme Escherichia coli qui est parfois responsable d'infections alimentaires, sont sensibles aux ailes de cigale. Par contre, les bactéries ayant une membrane plus rigide comme le staphylocoque doré y sont résistantes. Des staphylocoques dorés dont la membrane est rendue plus souple après chauffage au micro-onde deviennent à leur tour sensibles. Ces résultats montrent que les ailes de cigale n'offrent pas une défense maximale contre les attaques infectieuses, mais sont limitées aux bactéries ayant une membrane souple.

Des études plus poussées sont nécessaires pour décrypter la structure des ailes de cigale et en copier le design. Ces études pourraient conduire à la fabrication de biomatériaux pour la prévention d'infections. Anne-Marie Kietzig, ingénieure en chimie à l'université McGill de Montréal, suggère que cette technologie pourrait par exemple être employée à l'intérieur des lieux publics. Ces matériaux pourraient également être associés à l'usage d'autres moyens de désinfection, afin d'élargir le spectre d'action antibactérien.

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