Le phage filamenteux MDA de Neisseria meningitidis favorise la colonisation en sélectionnant des variants hyperadhésifs des pili

Neisseria meningitidis est une bactérie strictement humaine qui colonise le nasopharynx de façon le plus souvent asymptomatique, mais qui peut, dans certains cas, provoquer des infections invasives graves telles que la septicémie ou la méningite. Parmi les facteurs associés à la virulence du méningocoque, les bactériophages filamenteux apparaissent comme des modulateurs importants de l’adaptation bactérienne et de la colonisation de l’hôte.

Dans une étude récemment publiée dans Nature Communications, le groupe de recherche sur les phages filamenteux, dirigé par Emmanuelle Bille au sein du laboratoire Host–Pathogen Integrative Biology dirigé par Mathieu Coureuil et Anne Jamet, met en évidence un mécanisme par lequel le phage filamenteux MDAΦ favorise la colonisation en sélectionnant les variants bactériens les plus adhésifs.

Les phages filamenteux sont des virus non lytiques qui établissent des interactions durables avec leurs bactéries hôtes. Chez N. meningitidis, le phage MDA avait déjà été associé à une augmentation de la formation de biofilms et à une invasivité accrue. En revanche, les modalités précises de son interaction avec la surface bactérienne et son impact sur la dynamique des populations bactériennes restaient mal comprises.

Dans ce travail, Clémence Mouville, première autrice de l’étude (récemment diplômée d’un doctorat, aujourd’hui chercheuse postdoctorale en biologie structurale dans le laboratoire de Rémi Fronzes à Bordeaux), a étudié la relation entre l’infection par MDAΦ et les pili de type IV, des filaments de surface essentiels à l’adhésion du méningocoque aux cellules humaines. Contrairement au modèle classique décrit pour d’autres phages filamenteux, les auteurs montrent que MDAΦ ne se fixe pas exclusivement à l’extrémité des pili, mais le long de toute la fibre piliaire. L’entrée du phage nécessite des pili fonctionnels et rétractiles, mais ne dépend pas de plusieurs protéines associées à la pointe du pilus.

De manière remarquable, l’étude révèle que MDAΦ infecte préférentiellement les bactéries exprimant des variants positivement chargés de la piline majeure PilE, issus de la variation antigénique. Ces mêmes variants confèrent une adhérence accrue aux cellules humaines, indiquant que le phage cible sélectivement les bactéries les plus adhésives. En accord avec ces résultats, les auteurs montrent que la protéine majeure de capside du phage est chargée négativement, suggérant que des interactions électrostatiques contribuent à la liaison entre le phage et les pili.

Enfin, l’étude démontre que l’adhésion aux cellules humaines suffit à enrichir la population bactérienne porteuse du phage, révélant un double mécanisme de sélection dans lequel l’interaction avec l’hôte et l’infection phagique favorisent les mêmes variants hautement adhésifs.

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Dans son ensemble, ce travail met en évidence un nouveau mécanisme par lequel un phage filamenteux peut favoriser la colonisation bactérienne - et potentiellement la virulence - en amplifiant sélectivement des variants hyperadhésifs de Neisseria meningitidis. Il établit un lien direct entre la biologie des phages, la variation antigénique des pili de type IV et les premières étapes de la colonisation méningococcique.

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Crédit des images : Mouville et al., Nature communication (2026), doi : 10.1038/s41467-025-67441-w