Команда Inserm под руководством Гийома Дюмениля из Института Пастера в сотрудничестве с несколькими группами физиков раскрыла ключевую стадию заражения Neisseria meningitidis, человеческого патогена, ответственного за менингит у младенцев и молодых людей. Бактериальные скопления в кровеносных сосудах, по-видимому, способствуют прогрессированию заболевания. Даже если лечение проводится быстро, смертность от менингококковых инфекций остается очень высокой.
Менингококковый менингит человека (страница на французском языке) характеризуется накоплением бактерий в кровеносных сосудах, которые полностью заполняются бактериями. Но механизмы, управляющие образованием этих агрегатов, и влияние процесса до сих пор неизвестны. Консорциум ученых, заинтригованных этим образованием внутрисосудистых агрегатов, намеревался понять эту стадию инфекции, особенно ее лежащую в основе физическую основу. Их результаты показали, что «бактериальные агрегаты, образованные Neisseria meningitidis, неожиданно ведут себя как густая жидкость с консистенцией, похожей на мед», - объясняет Гийом Дюмениль, руководитель отдела патогенеза сосудистых инфекций. «Бактерии быстро размножаются в кровеносных сосудах, образуя агрегаты, которые постепенно приспосабливаются к сложной геометрии сосудистой сети, подобно текущей жидкости». Исследования ученых показывают, что образование этих агрегатов и их вязкие свойства жизненно важны для прогрессирования инфекции. Бактериальный мутант, который образует твердые, а не жидкие агрегаты, находится в значительно невыгодном положении при колонизации кровеносных сосудов.
Вязкая жидкость с оригинальными свойствами
Густая жидкая природа агрегатов зависит от фактора вирулентности, известного как пили типа IV. Эти длинные нити, обладающие адгезивными и динамическими свойствами, постоянно вытягиваются и втягиваются на поверхности бактерий. Бактерии используют пили типа IV, чтобы найти другие бактерии, привлечь их и временно установить контакт. Таким образом, агрегация основана на прерывистом процессе притяжения между бактериями; другими словами, постоянное чередование присутствия и отсутствия притяжения. В физическом плане этот прерывистый процесс взаимодействия придает заполнителям оригинальные свойства, ранее не описанные. Например, бактерии внутри агрегатов проявляют более высокий уровень подвижности, чем наблюдаемый при диффузии изолированных бактерий. «Помимо улучшения нашего понимания смертельной инфекции человека, наше исследование выявляет новый тип активного вещества - бактериальный агрегат с вязкой, похожей на мед консистенцией - основанный на прерывистых силах притяжения между его составными частями», - заключает Гийом Дюмениль..
Это междисциплинарное исследование явилось результатом тесного сотрудничества между лабораторией, специализирующейся на менингококковых инфекциях (Guillaume Duménil, Institut Pasteur и Inserm), и физиками. Работая с командами под руководством Нелли Генри (CNRS, UPMC), Рафаэля Вуатурье (CNRS, UPMC) и Хьюга Шате (CEA, CNRS, Университет Париж-Сакле), исследователи смогли объединить количественный экспериментальный подход с физическим. на основе модели активной материи.