Des chercheurs de Virginia Tech ont découvert comment les bactéries manipulent les molécules pour infecter l’organisme hôte.
Daniel Capelluto et son équipe de recherche ont découvert le mécanisme par lequel la bactérie pathogène Shigella flexneri, l'agent responsable de la dysenterie, manipule l'activité moléculaire pour assurer sa survie face aux défenses naturelles de son hôte. Leurs résultats ont été récemment publiés dans Structureune revue de Cell Press qui soutient l'accès libre.
Cette stratégie d'infection peut être utilisée par d'autres bactéries, ce qui fait de cette recherche une base potentielle pour comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents à diverses infections bactériennes.
Daniel Capelluto, professeur associé de sciences biologiques
En comprenant la manière spécifique dont une bactérie typique progresse, les chercheurs peuvent cibler plus précisément les mesures préventives qui interrompront ce processus.
Pour survivre, les bactéries infectent un hôte en se répliquant, en infectant les cellules, puis en sortant de ces cellules infectées. Un exemple typique de ce processus est observé chez Shigella flexneri, une bactérie transmise par l'eau ou les aliments contaminés et qui cible la muqueuse intestinale.
Selon Capelluto, la dysenterie est répandue dans les pays à revenu faible et intermédiaire, en particulier chez les enfants de moins de 5 ans, et est responsable de 160 000 décès dans le monde chaque année.
« Les agents pathogènes comme les bactéries infectent les cellules et modifient le métabolisme ou le comportement de la cellule qu'elles infectent pour se préparer à leur invasion », explique Capelluto, affilié au Fralin Life Sciences Institute. « Les bactéries libèrent un ensemble de protéines différentes, qui commencent à perturber l'hôte pour s'assurer que les bactéries puissent survivre dans un environnement hostile. »
Les protéines bactériennes perturbent l’homéostasie, ou l’équilibre, du métabolisme de l’hôte, ce qui provoque un environnement acide et produit une grande quantité de lipides qui sont généralement présents à l’état de traces dans la cellule hôte.
Dans un organisme sain, certaines protéines, TOM1 et TOLLIP, ont pour fonction de fournir les protéines membranaires inutiles pour la dégradation. Cependant, lorsqu'elles sont perturbées par une infection bactérienne et dans des conditions acides, TOM1 et peut-être TOLLIP sont séquestrées intracellulairement en se liant au lipide produit par la bactérie, favorisant la survie de la cellule infectée afin que la bactérie puisse poursuivre son cycle d'infection.
« En utilisant des outils biochimiques et biophysiques à haute résolution, nous avons identifié le site de liaison des lipides dans TOM1 et avons démontré que ce mécanisme empêche TOM1 de fonctionner normalement », a déclaré Capelluto.
La localisation du site où se produit la liaison critique est fondamentale pour comprendre cette voie d’infection bactérienne, et elle a le potentiel de fournir des informations permettant de démêler d’autres voies d’infection bactérienne.
À l’avenir, Capelluto souhaite poursuivre cette recherche à un autre niveau.
« Il serait intéressant de réaliser des études au niveau cellulaire, et c’est ce que nous prévoyons de faire ensuite », a déclaré Capelluto.
L'équipe de recherche de Capelluto à Virginia Tech comprenait les membres suivants :
- Wen Xiong '20, Ph.D. en sciences biologiques
- Tiffany G. Roach '24, Ph.D. en sciences biologiques
- Nicolas Ball actuellement doctorant en biochimie
- Marija Corluka, étudiante au doctorat en biologie moléculaire et cellulaire
- Josephine Beyer '23 en nanomédecine
- Anne M. Brown, professeure agrégée de biochimie
