Visualisation interactive du quorum sensing bactérien : équation de Hill, dynamique des autoinducteurs, transition de phase et activation génique coopérative
Le quorum sensing est un mécanisme de communication intercellulaire par lequel les bactéries coordonnent l'expression génique en fonction de la densité de population. Les bactéries produisent des molécules signalisatrices autoinductrices (AI). Quand la concentration d'AI atteint un seuil critique, elle active la transcription des gènes cibles — déclenchant la bioluminescence, la production de facteurs de virulence ou la formation de biofilms. La réponse suit l'équation de Hill : G([AI]) = [AI]^n / (K_d^n + [AI]^n).
La dynamique de l'autoinducteur : d[AI]/dt = α·N − β·[AI] + γ·G([AI]), où α est le taux de production, β la dégradation, N la population et γ la rétroaction positive. La rétroaction positive crée la bistabilité — une fois le seuil franchi, le système se renforce. La netteté du commutateur dépend du coefficient de Hill n : n > 1 donne une réponse sigmoïde ; n = 1 donne une réponse hyperbolique.
Vibrio fischeri produit la bioluminescence en symbiose avec le calamar hawaïen. Pseudomonas aeruginosa active des facteurs de virulence à haute densité. Les thérapies anti-quorum sensing (quorum quenching) sont des alternatives prometteuses aux antibiotiques traditionnels.
Commencez avec V. fischeri pour voir un commutateur brutal. Appuyez sur Exécuter pour observer la croissance et l'activation génique. P. aeruginosa montre un commutateur encore plus net (n=5). S. pneumoniae a une réponse plus progressive (n=2). Ajustez le coefficient de Hill pour contrôler la transition de phase.