Lorsque le corps rencontre des bactéries, des virus ou des substances nocives, ses cellules immunitaires innées, les neutrophiles, se rassemblent sur place pour combattre l’envahisseur.
Les bactéries et les virus disposent cependant de moyens pour contourner ces défenses. Yersinia pestis, la bactérie responsable de la peste bubonique et pneumonique, par exemple, peut se cacher du système immunitaire, lui permettant ainsi de se répliquer sans entrave dans l’organisme jusqu’à ce qu’elle puisse submerger l’hôte. Cette capacité a permis Y. pestis propager la peste bubonique à travers l’Europe au 14ème Siècle, tuant un tiers de la population européenne.
Même si la peste ne constitue peut-être pas une menace sérieuse pour la santé humaine à l’époque moderne, des chercheurs de l’Université de Louisville étudient Y. pestis pour mieux comprendre sa capacité à échapper au système immunitaire et appliquer cette compréhension pour contrôler d’autres agents pathogènes.
Si vous regardez la peste humaine, les gens ne présentent pas de symptômes immédiatement même s’ils ont une infection active, car la bactérie se cache du système immunitaire. Et puis tout d’un coup, il y a beaucoup de bactéries, le système immunitaire est débordé et dans le cas de la peste pneumonique, l’individu meurt d’une pneumonie. »
Matthew Lawrenz, professeur, département de microbiologie et d’immunologie de l’UofL
Les neutrophiles sont les premiers intervenants du système immunitaire, envoyant des molécules de protéines pour invoquer d’autres neutrophiles afin d’attaquer et de détruire l’envahisseur. Parmi les premières molécules envoyées par les neutrophiles pour signaler une infection figurent les molécules lipidiques du leucotriène B4 (LTB4). Y. pestis interfère avec la réponse immunitaire en supprimant les signaux LTB4. Lawrenz a reçu une nouvelle subvention de 2,9 millions de dollars sur quatre ans des National Institutes of Health pour étudier comment Y. pestis bloque LTB4. En fin de compte, il espère que cette compréhension débouchera sur des moyens de prévenir Y. pestis de bloquer les signaux et, espérons-le, appliquer cette compréhension à d’autres types d’infections.
« Cet agent pathogène historique est vraiment efficace pour manipuler le système immunitaire, nous l’utilisons donc comme un outil pour mieux comprendre comment les globules blancs comme les neutrophiles et les macrophages réagissent à une infection bactérienne », a déclaré Lawrenz. « Dans ce projet, nous utilisons Yersinia pour mieux comprendre pourquoi le LTB4 est si important pour contrôler la peste. Cette compréhension s’appliquerait à presque toutes les infections des poumons ou d’autres zones, et elle pourrait probablement également s’appliquer aux virus. »
Membre du Centre de médecine prédictive de l’UofL pour la biodéfense et les maladies infectieuses émergentes, Lawrenz étudie les bactéries de la peste depuis près de deux décennies. Ses travaux antérieurs comprennent des découvertes sur la façon dont Y. pestis acquiert du fer et du zinc pour vaincre le mécanisme de défense de l’hôte connu sous le nom d’immunité nutritionnelle et a mieux compris comment Y. pestis habite les espaces au sein des macrophages hôtes pour se cacher du système immunitaire.
Katelyn Sheneman, doctorante au laboratoire de Lawrenz, a également reçu une prestigieuse bourse de recherche de 100 000 $ pour les stagiaires du NIH. Cette subvention financera ses recherches pour comprendre comment Y. pestis modifie le contenu des vésicules extracellulaires, des conteneurs cellulaires produits par les cellules immunitaires qui contiennent des protéines, des lipides tels que le LTB4 et d’autres composants. Ces vésicules sont libérées dans la circulation sanguine pour communiquer à d’autres cellules ce qui se passe dans leur partie du corps, comme une infection.
« Mon projet consiste à examiner comment Y. pestis modifie le nombre de vésicules produites, ce qui y est emballé et la façon dont les autres cellules y réagissent », a déclaré Sheneman. « Nous avons de bonnes preuves que peste est capable de manipuler la production de ces vésicules, nous allons donc examiner le rôle que jouent les vésicules dans l’infection pulmonaire et comment cette influence contribue à l’infection systémique globale.
Puisqu’il n’existe pas de vaccin efficace contre l’infection par Y. pestis et il a le potentiel d’être utilisé comme arme biologique, étudient Lawrenz et Sheneman Y. pestis dans les installations de niveau de biosécurité 3 de l’UofL au laboratoire régional de bioconfinement, qui fait partie d’un réseau de 12 laboratoires régionaux et 2 laboratoires nationaux de bioconfinement pour l’étude des agents infectieux. Les installations de niveau de biosécurité 3 sont construites selon des normes fédérales rigoureuses de sûreté et de sécurité afin de protéger les chercheurs et le public de l’exposition aux agents pathogènes étudiés.
