Pilus : qu'est-ce que c'est ?

Le pilus (pili au pluriel) est une structure filiformefiliforme présente à la surface de nombreuses bactéries, composées de protéines et remplissant plusieurs fonctions importantes. Il aide les bactéries à adhérer à des surfaces, à se déplacer, ou à échanger de l'ADN avec d'autres bactéries (un processus appelé conjugaison bactérienne). Le pilus peut également être impliqué dans l'infection et la maladie, en aidant les bactéries à coloniser et à envahir les tissus de l'hôte.

Les fimbriae et les pili sexuels, pareillement appelés pili de conjugaison, sont des types de pili. Les fimbriae permettent l'attachement des bactéries sur les cellules eucaryotes et sont en partie responsables du pouvoir pathogène bactérien. 

Caractéristiques du pilus

Le pilus est composé principalement d'une protéine appelée piline, qui forme des polymèrespolymères assemblés en de longs filaments. Il varie en longueur de quelques nanomètresnanomètres à plusieurs micromètresmicromètres, ce qui le rend souvent plus long que la largeur de la cellule bactérienne elle-même. Les pili ont un diamètre d'environ 2 à 8 nanomètres. Ils peuvent être présents en grand nombre à la surface d'une cellule bactérienne, parfois jusqu'à plusieurs centaines par cellule.

Attention, les pili sont différents des flagelles, qui sont des structures impliquées dans la mobilité des bactéries.

Structure du pilus

Le pilus est constitué de sous-unitéssous-unités protéiques répétées appelées pilines. Ces sous-unités s'assemblent pour former un tube creux et rigide. En microscopie électronique, les pili apparaissent comme des filaments lisses et droits qui peuvent parfois être légèrement courbés ou flexibles.

 Schéma de la cellule bactérienne typique. Les pili sont différents des flagelles, qui sont des structures impliquées dans la mobilité des bactéries. © Ladyofhats, Wikipédia, DP

Types de pilus

Les pili peuvent être classés en plusieurs types selon leur structure, leur composition protéique et leurs fonctions. 

• Pili ordinaires (ou communs) : ces pili sont impliqués dans l'adhésion des bactéries aux surfaces biotiques et abiotiquesabiotiques. Ils permettent aux bactéries de coloniser des surfaces et de former des biofilms, ce qui est crucial pour leur survie et leur virulence. Ces pili sont généralement courts et fins.
• Pili sexuels (ou pili de conjugaison) : ces structures sont effectivement plus longues et plus épaisses que les pili ordinaires. Ils jouent un rôle crucial dans la conjugaison bactérienne, un processus par lequel le matériel génétiquematériel génétique est transféré entre les bactéries. Ce matériel génétique peut inclure des gènesgènes de résistance aux antibiotiques ou des gènes de virulence. Le pilus sexuel est souvent codé par un plasmideplasmide et permet le contact initial entre deux cellules. Il facilite la formation d'un pont de conjugaison, qui sert de voie pour le transfert de l'ADN. Cependant, il est important de noter que le terme « sexuel » dans ce contexte est un peu trompeur, car il ne s'agit pas de reproduction sexuée comme chez les animaux ou les plantes, mais plutôt d'un type de transfert de gènes entre bactéries.
• Pili de type IV : ces pili sont associés à la motilitémotilité bactérienne, notamment la motilité par traction (twitching motility)). Ils peuvent s'étendre et se rétracter, permettant aux bactéries de se déplacer sur des surfaces solidessolides. En plus de leur rôle dans la motilité, les pili de type IV sont aussi impliqués dans d'autres processus importants, tels que l'adhésion aux surfaces et la formation de biofilms. Les biofilms sont des communautés complexes de bactéries enveloppées dans une matrice extracellulairematrice extracellulaire, qui peuvent se former sur des surfaces biologiques ou non biologiques.

Apparence sous microscopie

Sous la microscopie électronique à balayage ou à transmission, les pili apparaissent comme des structures filiformes émanant de la surface de la bactérie. Voici quelques observations typiques :

Microscopie électronique à balayage (MEBMEB) : les pili sont visibles comme des filaments étendus à partir de la surface bactérienne. Ils peuvent être observés en grand nombre, recouvrant parfois la cellule comme des poils.

Microscopie électronique à transmission (MET) : les pili apparaissent comme des structures tubulaires. Leur arrangement régulier et lisse est visible, permettant de voir les sous-unités de piline alignées.

 Image de microscopie électronique d’une bactérie Escherichia coli. Les appendices entourant la bactérie sont des fimbriae. © Manu Forero, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Fonctions des pili

Les pili jouent plusieurs rôles cruciaux dans la vie bactérienne. L'une des fonctions principales des pili est l'adhésion aux surfaces, ce qui permet aux bactéries de coloniser différents environnements. Par exemple, les pili de type I d'Escherichia coli facilitent l'adhésion aux cellules de l'hôte, contribuant ainsi aux infections urinairesinfections urinaires.

Quant aux pili sexuels, ils sont essentiels pour le transfert horizontal de gènes entre bactéries par conjugaison. Ce processus permet la dissémination rapide de gènes, y compris ceux conférant une résistancerésistance aux antibiotiques, ce qui a des implications significatives pour la santé publique. Les pili de type IV sont impliqués dans la motilité bactérienne par traction. Cette forme de mouvementmouvement permet aux bactéries de se déplacer en tirant sur les pili attachés à une surface, puis en se rétractant, ce qui propulse la cellule vers l'avant.

Les pili contribuent à la formation de biofilms, des communautés bactériennes structurées et adhérentes. Les biofilms offrent une protection contre les agents antimicrobiens et les conditions environnementales hostiles, augmentant ainsi la survie bactérienne.

L'importance des pili

Les pili sont essentiels à la pathogénicitépathogénicité de nombreuses bactéries. En facilitant l'adhésion aux cellules hôtes, ils jouent un rôle clé dans le développement des infections. Par exemple, les pili de type IV de PseudomonasPseudomonas aeruginosa sont impliqués dans les infections pulmonaires chroniques chez les patients atteints de fibrosefibrose kystique.

De plus, la capacité des pili à transférer des gènes par conjugaison contribue à la propagation de la résistance aux antibiotiques parmi les populations bactériennes. Ce phénomène pose un défi majeur pour le traitement des infections bactériennes, rendant certains pathogènes particulièrement difficiles à éradiquer.

Recherche et applications

La compréhension des pili est cruciale pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et de préventionprévention visant à combattre les infections bactériennes et à limiter la propagation de la résistance aux antibiotiquesantibiotiques. Par exemple, des vaccinsvaccins ciblant les pili peuvent empêcher l'adhésion bactérienne et réduire l'incidenceincidence des infections. De plus, des inhibiteurs de la biogenèse des pili ou de leur fonction adhésive peuvent être utilisés comme traitements antibactériens innovants.

Champ lexical : pili bactériens | pili de conjugaison | fimbriae