PILI: CARACTÉRISTIQUES, TYPES ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les pili (du latin cheveu, pilus singulier) sont des extensions situées à la surface de certaines cellules bactériennes. Ils sont principalement liés au mécanisme de transfert horizontal de gène appelé conjugaison, avec la locomotion et l'adhésion des bactéries aux surfaces biotiques et abiotiques.

Les processus de type pili ne doivent pas être confondus avec les flagelles ou les fimbriae, car ils diffèrent profondément par leur structure et leur fonction - bien qu'avec ces derniers, ils partagent la fonction d'adhésion cellulaire.

Source: Adénosine

Perspective historique

Les pili ont été découverts grâce à la mise en œuvre de la microscopie électronique, tout en étudiant les appendices filamenteux bactériens. Au milieu des années 1950, ils ont été visualisés et appelés fimbria.

Ce n'est que dans les années 1960 que Brinton a introduit le terme pili, établissant des différences entre ces structures avec les fimbriae et avec le reste des extensions filamenteuses.

Caractéristiques générales

Bien que les organismes procaryotes soient considérés comme «simples» - par rapport à la lignée eucaryote - ils ont une série de caractéristiques qui les rendent assez complexes, non seulement à l'intérieur, mais aussi à l'extérieur.

Certaines bactéries sont entourées d'une série de processus aux fonctions multiples, principalement la locomotion et l'échange de matériel génétique.

L'une de ces extensions sont les pili, des structures qui ressemblent à des cheveux fins et qui sont liées au transfert horizontal de gènes.

Composition protéique

Les pili sont principalement composés d'une protéine oligomérique appelée piline (16-20 kDa). Le pilin est agencé de manière hélicoïdale l'un avec l'autre pour former une structure en forme de cylindre. Cette protéine peut modifier son agencement structurel pour participer à la locomotion.

Structure et mesures

Les pili ordinaires ont une longueur moyenne de 0,3 à 1,0 µm et un diamètre de 7 nm. Cependant, cette mesure peut changer de manière significative selon l'espèce en question.

Ils sont distribués à la surface cellulaire des bactéries Gram positif et Gram négatif, mais les pili sexuels n'ont été signalés que dans un groupe de bactéries Gram négatif.

Il existe d'autres extensions similaires à pilis, mais qui diffèrent par leur structure et leur fonction. Par conséquent, il est nécessaire de clarifier ces aspects pour éviter toute confusion. Par exemple, les pili sont beaucoup plus minces et beaucoup plus courts qu'un flagelle.

Bien que les termes pili et frimbriae soient utilisés comme synonymes par certains auteurs, les fimbriae se trouvent généralement en grand nombre et participent au phénomène d'adhésion des microorganismes - ce qui est pertinent pour définir la capacité infectieuse de la cellule en question.

Bien qu'ils participent également à l'adhésion, les pili sont moins nombreux et plus longs.

La génétique

Les gènes bactériens qui codent pour la formation des pili peuvent être localisés sur le chromosome de l'organisme ou en tant qu'entité extrachromosomique, c'est-à-dire dans un plasmide.

Les types

Historiquement, les pili ont été regroupés en tenant compte des caractéristiques phénotypiques ainsi que des propriétés antigéniques. Une classification établie dans les études pionnières des pili a pris en compte la capacité d'hémagglutination, en utilisant les pili présents dans différentes souches d'E. Coli.

Une deuxième classification est basée sur des caractéristiques morphologiques relatives en trois groupes: les pili flexibles et fins, les flexibles et épais et les rigides.

La dernière classification propose deux catégories principales: les pili ordinaires et les pili sexuels. La classification étant principalement basée sur la fonction de la structure, nous aborderons chaque type en détail dans la section suivante.

Caractéristiques

Conjugaison

L'échange de matériel génétique ne se limite pas à la transmission d'ADN de parent à enfant. Dans toutes les lignées de la vie, un phénomène connu sous le nom de transfert horizontal de gènes (THG pour faire court) est répandu, où des individus de la même génération - qui peuvent ou non être apparentés - peuvent échanger de l'ADN.

Chez les procaryotes, une forme de THG est la conjugaison, qui implique le passage de matériel génétique d'un individu à un autre et la structure utilisée est le pili sexuel. Cette extension agira comme un "pont" où une bactérie appelée F + se connectera à un F- et le passage de l'ADN se produira.

L'une des caractéristiques de la conjugaison est qu'il doit y avoir un contact physique entre les bactéries participantes. L'ADN qui est donné ajoute généralement une fonction aux bactéries receveuses, y compris la résistance à un antibiotique ou la capacité de métaboliser efficacement un composé.

Il existe deux types supplémentaires de THG, à savoir: la transformation et la transduction. Avec la conjugaison, ces processus ont façonné l'évolution des génomes des espèces (pas seulement des bactéries), ajoutant un niveau de complexité plus élevé à l'arbre de vie - si nous ajoutons des événements THG, il est préférable de se référer à un réseau et pas un arbre.

Locomotion

Chez l'espèce Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, et dans des souches très spécifiques d'E. Coli, les pili jouent un rôle dans la locomotion.

La motilité de ce groupe bactérien se produit comme suit: une sous-unité des protéines qui les composent - la piline s'étend du pilus. Ensuite, cette nouvelle extension parvient à entrer en contact avec une surface cellulaire étrangère et lorsqu'elle l'atteint elle se rétracte, entraînant un mouvement dans la cellule.

Ce premier type de mouvement est appelé motilité de contraction. Comme on pouvait s'y attendre, l'exécution de ce schéma de locomotion se traduit par des mouvements courts et intermittents.

Le deuxième type de motilité est connu sous le nom de motilité de glissement et est caractéristique des myxobactéries. Elle a été liée au déplacement de cellules dans des environnements où les proportions d'eau sont assez faibles, comme les sols ou les biofilms. Cependant, le mécanisme n'est pas très bien compris.

D'autres auteurs diffèrent dans ce point de vue (voir Zhou et Li, 2015) et suggèrent que les pili ne sont pas des structures liées à la locomotion.

Adhésion et pathogénicité

Les pili participent à l'adhésion des cellules bactériennes à diverses surfaces, à la fois biotiques et abiotiques.

Chez les bactéries à Gram négatif, la présence de pili (et de fimbria comme mentionné ci-dessus) est associée à la régulation des interactions microbe-microbe et hôte-pathogène, qui sont importantes dans le développement des maladies.

Notez que l'adhésion du microorganisme à la cellule hôte est une étape cruciale dans les premiers stades de la maladie.

Références

1. Clewell, DB (éd.). (2013). Conjugaison bactérienne. Springer Science & Business Media.
2. De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M. et Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis produisant l'adhésine Opc se lie aux récepteurs protéoglycanes des cellules épithéliales. Microbiologie moléculaire, 27 (6), 1203-1212.
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4. Schaechter, M. (éd.). (2010). Encyclopédie de bureau de la microbiologie. Presse académique.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL et Johnson, TR (2016). Microbiologie: une introduction. Pearson.
6. Zhou, X., et Li, Y. (éd.). (2015). Atlas de microbiologie orale: de la microflore saine à la maladie. Presse académique.