1. Introduction
Le flagelle bactérien est l'un des systèmes de propulsion les plus efficaces et les plus étudiés de la biologie. Sa forme hélicoïdale et sa rotation sont essentielles à son fonctionnement : c'est une hélice qui tourne, pas un fouet qui bat. Ce mécanisme est fondamentalement différent des cils et flagelles eucaryotes.
2. Structure du flagelle bactérien
Le flagelle bactérien est composé de trois parties : le corps basal (ancré dans la membrane), le crochet (structure flexible de jonction) et le filament hélicoïdal (la partie propulsive). Le filament est un polymère de flagelline, une protéine qui s'auto-assemble en hélice creuse d'environ 20 nm de diamètre. Sa forme hélicoïdale est déterminée par la structure de la flagelline et peut changer selon les conditions.
3. Le moteur moléculaire rotatif
Le corps basal contient un moteur rotatif alimenté par le gradient de protons (ou de sodium chez certaines espèces) à travers la membrane. Ce moteur peut tourner à 100-1000 tours par seconde dans les deux sens. Quand les flagelles tournent dans le sens antihoraire (vu de l'arrière), ils s'assemblent en faisceau et propulsent la bactérie en ligne droite. Quand certains flagelles inversent leur rotation, le faisceau se désassemble et la bactérie culbute aléatoirement.
4. Nage et chimiotaxie
La nage bactérienne alterne entre des phases de « run » (nage en ligne droite) et de « tumble » (culbute aléatoire). La chimiotaxie — la capacité de nager vers les attractants et de fuir les répulsifs — est réalisée en modulant la fréquence des culbutes : la bactérie culbute moins souvent quand elle se déplace vers un attractant, ce qui produit un mouvement net dans la bonne direction.
5. Conclusion
Le flagelle bactérien est un exemple remarquable d'ingénierie moléculaire évoluée : une hélice rotative nanométrique alimentée par un gradient électrochimique, capable de propulsion efficace dans un milieu visqueux à faible nombre de Reynolds. Sa forme hélicoïdale est fonctionnellement essentielle, pas ornementale.