Une équipe multidisciplinaire a découvert un mécanisme clé qui permet à la bactérie humaine Mycoplasma pneumoniae-responsable de pneumonies atypiques et d'autres infections respiratoires-pour obtenir du cholestérol et d'autres lipides essentiels directement du corps humain. La découverte, publiée dans Communications naturellesa été codirigé par le Dr Noemí Rotllan, de l'Institut de recherche de Sant Pau (IR Sant Pau) et du Centre de recherche biomédicale sur le diabète et les troubles métaboliques associés (CIBERDEM) ; Dr. Marina Marcos, de l'Université Autonome de Barcelone (UAB) ; et le Dr David Vizarraga, de l'Institut de biologie moléculaire de Barcelone du Conseil national espagnol de recherches (IBMB-CSIC) et du Centre de régulation génomique (CRG). La coordination globale a été dirigée par le Dr Joan Carles Escolà-Gil, de l'IR Sant Pau et CIBERDEM ; Dr Jaume Piñol, de l'UAB ; et le Dr Ignacio Fita, de l'IBMB-CSIC. L'étude a également impliqué la collaboration de l'Institut de biotechnologie et de biomédecine de l'UAB (IBB-UAB), du Centre de recherche biomédicale sur les maladies cardiovasculaires (CIBERCV) et d'autres institutions de premier plan.
Le Dr Joan Carles Escolà-Gil explique que « la bactérie utilise la protéine P116 comme un outil très efficace pour capturer le cholestérol et d'autres lipides essentiels de l'hôte, un mécanisme qui lui permet de survivre et de coloniser les tissus au-delà des poumons ». Il ajoute que « la compréhension de ce processus ouvre de nouvelles voies pour bloquer sa croissance et explorer des applications biotechnologiques basées sur son affinité pour les tissus riches en lipides ».
Cette découverte est particulièrement pertinente car Mycoplasma pneumoniae est principalement connue comme une bactérie respiratoire, mais plusieurs études, dont celle-ci, montrent qu'elle peut atteindre d'autres tissus du corps, en particulier ceux dont l'environnement est riche en lipides. Comprendre comment il réalise cette colonisation extra-respiratoire aide à expliquer les manifestations cliniques en dehors du poumon et fournit des indices sur sa contribution potentielle aux processus inflammatoires systémiques.
Sommaire
P116, un système bactérien pour l'absorption du cholestérol
Contrairement aux autres bactéries, Mycoplasma pneumoniae ne peut pas synthétiser de nombreux lipides essentiels à l’intégrité de sa membrane, dont le cholestérol, et dépend donc entièrement de l’hôte pour sa survie. Dans ce contexte, la nouvelle étude démontre que la protéine P116 agit comme un système d'absorption des lipides très efficace, capable d'extraire le cholestérol et d'autres espèces lipidiques des lipoprotéines humaines, notamment les LDL et HDL, et de différents types de cellules.
Les expériences menées par l'équipe montrent que le P116 incorpore rapidement le cholestérol des LDL et des HDL, mais peut également capturer les phosphatidylcholines, les sphingomyélines et les triacylglycérols. Cette capacité à reconnaître et à absorber plusieurs types de lipides fait du P116 un mécanisme essentiel à la survie du micro-organisme. En alimentant sa membrane avec des composants obtenus directement de l'hôte, Mycoplasma pneumoniae peut s'adapter à différents environnements de l'organisme et coloniser les tissus à forte teneur en lipides au-delà du système respiratoire.
Le Dr Noemí Rotllan souligne l'importance biologique de cette découverte : « Le P116 agit comme une porte d'entrée lipidique pour la bactérie, un système extraordinairement polyvalent qui lui permet d'incorporer le cholestérol, les phospholipides et les sphingolipides de l'hôte. » Elle ajoute que « cette large capacité d'absorption des lipides explique en grande partie pourquoi Mycoplasma pneumoniae peuvent survivre dans des environnements aussi divers et se localiser dans des tissus où d’autres bactéries ne pourraient pas prospérer. »
Un anticorps qui ralentit la croissance et l’adhésion
L'étude révèle également qu'un anticorps monoclonal spécifiquement dirigé contre le domaine C-terminal de P116 bloque de manière marquée l'absorption du cholestérol par la bactérie, un processus essentiel à sa survie.
En empêchant P116 de fonctionner comme système d'entrée des lipides, l'anticorps réduit considérablement la croissance de Mycoplasma pneumoniae dans les cultures cellulaires et limite sa capacité à adhérer aux lésions athéroscléreuses humaines dans ex vivo des échantillons. Cette double action, ralentir la prolifération bactérienne et empêcher sa présence dans les zones vulnérables du système cardiovasculaire, représente une avancée majeure dans la compréhension du rôle pathogène et extra-respiratoire de ce micro-organisme. »
Dr Marina Marcos, chercheuse à l'UAB
Les chercheurs soulignent que prévenir cette adhésion est particulièrement pertinent car la présence de Mycoplasma pneumoniae dans les plaques vulnérables pourrait favoriser une inflammation locale et compromettre la stabilité des lésions. Les plaques instables sont plus sujettes à la rupture, un processus pouvant déclencher de graves événements cardiovasculaires.
Le Dr Joan Carles Escolà-Gil souligne son potentiel : « L'anticorps cible le point clé de la bactérie, qui est sa capacité à capter le cholestérol. En bloquant le P116, nous ralentissons sa croissance et l'empêchons d'adhérer aux lésions athéroscléreuses. » Il ajoute que « cela est pertinent car la présence de Mycoplasma pneumoniae dans les plaques vulnérables pourraient contribuer à l’inflammation et compromettre leur stabilité. Empêcher cette adhésion offre l’opportunité de protéger davantage les tissus affectés par l’athérosclérose. »
Un outil biotechnologique pour cibler les thérapies
Les chercheurs ont également utilisé une forme modifiée et inoffensive de la bactérie, conçue pour servir d’outil biotechnologique pour étudier sa distribution dans l’organisme. Cette version du micro-organisme conserve sa capacité naturelle à se localiser dans les tissus riches en lipides, mais a été adaptée pour ne pas provoquer de maladie. Dans des expériences avec des souris hypercholestérolémiques, la bactérie modifiée s'accumule sélectivement dans le foie et dans les plaques athéroscléreuses, ce qui en fait un véhicule potentiel pour administrer des molécules thérapeutiques ou des agents de diagnostic précisément aux tissus où ils sont le plus nécessaires.
Cette capacité de ciblage spécifique ouvre une voie prometteuse dans un domaine émergent de la biotechnologie : l'utilisation de micro-organismes vivants modifiés comme systèmes d'administration ciblée de molécules thérapeutiques. Dans le cas d Mycoplasma pneumoniaeson métabolisme minimaliste et sa dépendance aux lipides de l'hôte le rendent particulièrement attractif en tant que plateforme manipulable et sûre.
Le Dr Noemí Rotllan le résume ainsi : « La version modifiée de Mycoplasma pneumoniae montre un tropisme naturel vers le foie et les lésions athéroscléreuses, ce qui en fait une plateforme biotechnologique prometteuse pour l'étude et le traitement des maladies métaboliques et cardiovasculaires. » Elle ajoute que « tirer parti de la biologie de ce micro-organisme de manière contrôlée permet d'envisager des stratégies thérapeutiques ciblées plus précises et potentiellement plus efficaces pour agir sur les tissus affectés par l'athérosclérose ou la stéatose hépatique. »
Une avancée conceptuelle et une collaboration scientifique de haut niveau
Au-delà de sa pertinence biomédicale, l’étude constitue une avancée conceptuelle dans la compréhension Mycoplasma pneumoniaeun agent pathogène possédant l'un des plus petits génomes bactériens connus, qui dépend fortement de l'hôte pour obtenir les lipides essentiels. L’identification du P116 comme mécanisme fondamental de l’absorption des lipides ouvre de nouvelles voies pour le développement de thérapies et de vaccins antimicrobiens.
Des scientifiques du Centre commun de microscopie électronique du synchrotron ALBA, de la Clinique de l'Université de Navarre et de l'Institut de recherche en santé de Navarre (IdiSNA) ont également participé à la recherche. Ils ont contribué à la caractérisation structurale du P116, à l’analyse de son interaction avec les anticorps et aux études d’imagerie et de biodistribution dans des modèles animaux.
Ces travaux renforcent une collaboration scientifique multidisciplinaire entre les principaux centres de biologie structurale, de microbiologie, de cardiométabolisme et d'imagerie biomédicale. Il place cet axe de recherche à l'avant-garde de la conception de nouveaux outils biotechnologiques basés sur des micro-organismes modifiés pour étudier et intervenir dans les maladies métaboliques et cardiovasculaires.
