Que sont les pili et quelle est leur fonction ?

Les pili sont des structures filamenteuses de nature protéique que l’on trouve à la surface des bactéries. Ces structures, dont la longueur peut varier de quelques fractions de micromètre à plus de 20 micromètres, ont un diamètre allant de 2 à 11 nanomètres. Composés de sous-unités protéiques appelées pilines ou fimbriae, les pili sont généralement organisés selon un arrangement hélicoïdal.

L’assemblage des pili est réalisé grâce à des machineries protéiques complexes situées dans la membrane externe ou s’étendant sur les deux membranes chez les bactéries à Gram négatif. Bien qu’il existe des différences dans le mécanisme d’assemblage entre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives, le principe général est que chez les bactéries Gram-négatives, les sous-unités sont excrétées et assemblées à proximité du pilus en construction. En revanche, les cellules Gram-positives ont un mécanisme d’assemblage différent, dans lequel les pilines peuvent être recyclées ou détruites lorsque le pilus est démonté.

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Les pili des bactéries à Gram négatif sont divisés en quatre groupes principaux, chacun ayant des fonctions spécifiques.

• Pili type I : ce type est le plus courant et se retrouve dans les souches de E. coli et d’autres bactéries de la famille des Enterobacteriaceae. Ils contiennent des adhésines à leurs extrémités, ce qui facilite l’adhésion aux cellules hôtes et contribue aux infections telles que la cystite. Les pili de type I sont également essentiels à la formation de biofilms sur les surfaces abiotiques.
• Pili type IV : Ces pili sont impliqués dans la mobilité bactérienne, permettant aux bactéries d’adhérer aux surfaces et de se déplacer via un mécanisme de contraction. Ce type de pili génère un mouvement saccadé, ce qui facilite la migration sur les surfaces solides et la recherche de zones d’adhésion optimales.
• Pili de type V : uniques aux bactéries à Gram négatif, ces pili sont des facteurs de virulence qui contribuent à l’adhésion et à la formation de biofilm. Ils sont divisés en pili plus grands (0,3 et 1,6 µm) et plus petits (80 et 120 nm).
• Pili curli : composés de protéines amyloïdes appelées curlins, ces pili participent également à l’adhésion cellulaire et à la formation de biofilms, présentant un intérêt pour les applications biomédicales.

Les pili des bactéries à Gram positif sont moins variés et sont classés en deux groupes : les bâtonnets courts et fins et les pili plus longs et plus flexibles. Les premiers se trouvent chez les espèces de Streptocoquetandis que les longs pili sont typiques de Corynebactérie et les streptocoques pathogènes. La biosynthèse de ces pili fait intervenir des enzymes appelées sortases, qui permettent leur adhésion à la surface cellulaire. Des structures de type pili ont été identifiées chez les bactéries Gram-positives par microscopie électronique, suggérant leur rôle dans l’adhésion et la formation de biofilm. Les pili longs sont composés de trois sous-unités protéiques liées de manière covalente, utilisant des motifs d’acides aminés spécifiques qui facilitent leur traitement et leur connexion à la paroi cellulaire du peptidoglycane.

• Adhésion : Les pili sont essentiels à l’adhésion aux surfaces et aux cellules hôtes. Ils utilisent des adhésines sur leurs pointes pour vaincre la répulsion électrostatique entre les bactéries et les cellules hôtes, essentielle à la colonisation. Par exemple, Neisseria gonorrhoeae Il adhère spécifiquement à l’épithélium cervical grâce à ses pili, facilitant ainsi l’infection.
• Motilité : certains pili, tels que les pili de type IV, permettent aux bactéries de se déplacer via un mécanisme appelé motilité par contraction. Ce type de mouvement aide les bactéries à se déplacer sur des surfaces solides et à rechercher des zones optimales pour la colonisation, comme le montre Pseudomonas aeruginosa.
• Virulence : Les pili sont des facteurs de virulence chez de nombreuses souches pathogènes. Sa présence améliore la capacité des bactéries à se lier aux tissus de l’hôte, ce qui augmente les taux de réplication et leur interaction avec l’organisme. Par exemple, les souches pathogènes de E. coli et Vibrio cholérique Ils utilisent les pili pour adhérer aux tissus, facilitant ainsi la colonisation et le développement de maladies.
• Échange de matériel génétique : La conjugaison pili, appelée pili F, permet le transfert d’ADN entre bactéries. Ce processus est crucial pour l’évolution bactérienne et la propagation de caractères tels que la résistance aux antibiotiques.
• Évasion du système immunitaire : les pili aident les bactéries à éviter d’être phagocytées par les globules blancs. Par exemple, Streptococcus pyogenes utilise ses pili pour résister à l’ingestion par les phagocytes, contribuant ainsi à son pouvoir pathogène.

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