Les bactéries de la tuberculose s'appuient sur une famille de gènes qui les aident à survivre au voyage difficile des poumons d'une personne à celui d'une autre personne lors de la toux, des éternuements ou de la conversation, selon les chercheurs de Weill Cornell Medicine et du Massachusetts Institute of Technology. Les résultats fournissent de nouvelles cibles pour les thérapies de tuberculose qui pourraient simultanément traiter l'infection et prévenir la propagation des bactéries.
Jusqu'à présent, très peu de choses étaient connues sur ce processus de transmission – lorsque des gouttelettes chargées de bactéries sont expulsées dans l'air, où elles doivent résister aux changements de température, de niveaux d'oxygène, d'humidité et de composition chimique. L'étude, publiée le 7 mars dans les PNA, a révélé pour la première fois que les bactéries de la tuberculose ne supportent pas passivement ces transitions mais engagent activement des centaines de gènes pour s'adapter et survivre.
De nombreux gènes identifiés étaient auparavant considérés comme sans importance car ils ne semblent pas jouer un rôle dans la progression de la maladie lorsqu'une personne est infectée. Au lieu de cela, la nouvelle étude suggère que ces gènes sont essentiels pour une transmission réussie d'une personne à l'autre.
Si un médicament devait cibler ces mêmes gènes, il pourrait efficacement traiter un individu, et même avant que cette personne ne soit guéri, empêchez l'infection de se propager à d'autres. «
Dr. Carl Nathan, co-snior auteur, président du Département de microbiologie et d'immunologie et Ra Rees Pritchett Professeur de microbiologie à Weill Cornell Medicine
Jusqu'à présent, une grande partie des recherches sur la tuberculose se concentre sur sa physiopathologie – les mécanismes utilisés par les bactéries pour infecter un hôte – ainsi que des moyens de diagnostiquer et de traiter la maladie. « Il y a un angle mort que nous avons envers la transmission aéroportée, en termes de comment un agent pathogène peut survivre à ces changements soudains lorsqu'il circule dans l'air », a déclaré le co-auteur du Dr Lydia Bourouiba, responsable de la dynamique des fluides du laboratoire de transmission des maladies, faisant partie du réseau de fluides et de la santé, et professeur dans les départements civils et environnementaux et mécaniques et l'institut pour le génie médical et les sciences de la MIT. « Maintenant, nous avons un sens, à travers ces gènes, des outils que la tuberculose utilise pour se protéger. »
Pour comprendre plus précisément la transmission bactérienne, le Dr Nathan, un leader dans le domaine de la tuberculose et des gènes sur lesquels les bactéries comptent tout au long de leur cycle de vie, se sont associés au Dr Bourouiba, un expert en biophysique de la façon dont les gouttelettes peuvent répandre les particules et les agents pathogènes.
Découvrir les mécanismes de survie
Myobacterium tuberculosis provoque une maladie respiratoire qui entraîne plus d'un million de morts dans le monde chaque année. Les bactéries sont extrêmement contagieuses et se propagent par des microdroplets libérés dans l'air d'une personne infectée. Les gouttelettes peuvent être inhalées par des individus voisins.
La plupart des travaux expérimentaux précédents sur la tuberculose ont été basés sur des bactéries cultivées dans une solution de laboratoire. Mais l'équipe a constaté que ce liquide est très différent dans la composition chimique des microdoplettes réels expulsés des patients atteints de tuberculose. Ils ont également éliminé les expectorations, un liquide visqueux qu'un patient crache, souvent pour un test de diagnostic, car il est trop épais et collant pour se briser en gouttelettes inhalables.
Les chercheurs ont développé un liquide plus réaliste basé sur des analyses des tissus pulmonaires infectés des patients. Il est similaire dans la composition, la viscosité, la tension de surface et la taille des gouttelettes à ce qu'un patient expirerait dans l'air.
Ensuite, ils ont utilisé ce liquide pour déposer différents mélanges sur des plaques dans de minuscules gouttelettes individuelles et mesurés en détail comment ils s'évaporent. Pour imiter ce qui arriverait aux gouttelettes en vol, les plaques ont été placées dans une chambre extrêmement sèche pour accélérer l'évaporation. Chaque gouttelette contenait une souche différente de bactéries avec un gène spécifique renversé pour voir quels gènes ont eu un impact sur la survie des bactéries à mesure que les gouttelettes s'évaporent.
Sur 4 000 gènes testés, ils ont découvert une famille de plusieurs centaines qui ne semblent devenir importante que lorsque les bactéries tuberculosis font face à des conditions aéroportées. Les gènes les aident à s'adapter au fluide réaliste, les changements atmosphériques de déménagement du profond du poumon dans l'air et le stress de l'évaporation.
Les gènes fournissent des indices sur le contrôle des dommages
Les chercheurs ont constaté que de nombreux gènes dont dépendent les bactéries pour la survie sont impliqués dans la réparation des dommages aux protéines oxydées, telles que les protéines exposées à l'air ou détruire les protéines endommagées hors de réparation. Un autre sous-ensemble de gènes aide les bactéries à résister à la dessiccation, en séchant dans les microdroplets.
« Ce que nous sommes arrivés était une liste de candidats qui est très longue », a déclaré le Dr Nathan. « Il y a des centaines de gènes, certains plus importants que d'autres, qui peuvent être impliqués de manière critique dans l'aide à la tuberculose à survivre à sa phase de transmission. »
Les chercheurs ont noté que les expériences ne sont pas un modèle complet de la transmission aéroportée des bactéries. À l'avenir, les chercheurs ont conçu et commencé des expériences qui leur permettent d'étudier l'évaporation pendant que les gouttelettes sont en vol. Cette plate-forme plus précise aidera à confirmer si le bouclier de gènes nouvellement découvert M. tuberculosis Pendant la transmission, menant potentiellement la voie à un traitement qui bloque ces défenses.
« L'idée d'attendre d'identifier quelqu'un atteint de tuberculose, puis de les traiter et de les guérir, est un moyen totalement inefficace d'arrêter la pandémie », a déclaré le Dr Nathan. « La plupart des gens qui expirent les bactéries de la tuberculose n'ont pas encore de diagnostic. Donc, nous devons interrompre sa transmission. Et comment faites-vous cela, si vous ne savez rien du processus lui-même? Nous avons des idées maintenant. »
