Dans le monde, plus d’un million de décès surviennent chaque année en raison de maladies diarrhéiques qui conduisent à la déshydratation et à la malnutrition. Pourtant, aucun vaccin n’existe pour combattre ou prévenir ces maladies, causées par des bactéries comme certaines souches de E. coli. Au lieu de cela, les personnes avec les infections bactériennes doivent dépendre de l’organisme qui adopte l’une des deux stratégies de défense : tuer les intrus ou affaiblir les intrus mais les garder autour. Si le corps choisit d’altérer la bactérie, la maladie peut survenir sans diarrhée, mais l’infection peut toujours être transmise – un processus appelé portage asymptomatique.
Maintenant, les scientifiques de Salk ont découvert que l’association de régimes spécifiques avec des bactéries pathogènes peut créer une immunité durable chez les souris sans les coûts de développement de la maladie, révélant une nouvelle stratégie de vaccination potentielle. Leurs conclusions, publiées dans Avancées scientifiques le 23 juin 2023, ouvrir la voie au développement de nouveaux vaccins qui pourraient favoriser l’immunité des personnes atteintes de maladies diarrhéiques et éventuellement d’autres infections.
Nous avons découvert que l’immunisation contre les infections diarrhéiques est possible si nous permettons à la bactérie de conserver une partie de son comportement pathogène. Cette perspicacité a pu mener au développement des vaccins qui pourraient réduire des sympt40mes et la mortalité, aussi bien que protéger contre de futures infections.
Janelle Ayres, auteure principale, professeure, chaire Legacy de l’Institut Salk et directrice du laboratoire de physiologie moléculaire et systémique
En 2018, le laboratoire d’Ayres a examiné comment les interventions alimentaires peuvent créer une infection asymptomatique, qu’Ayres appelle une relation de coopération entre la bactérie et l’hôte (la personne ou l’animal que la bactérie a infecté) où l’hôte ne présente aucun symptôme. Ils ont découvert qu’un régime riche en fer permettait aux souris de survivre à une infection bactérienne normalement mortelle sans jamais développer de signes de maladie. Le régime riche en fer a augmenté le sucre non absorbé (glucose) dans les intestins des souris, que les bactéries pourrait se régaler. L’excès de sucre a servi de « pot-de-vin » pour les bactéries, les gardant pleines et incitées à ne pas attaquer l’hôte.
Ce processus a produit une infection asymptomatique à long terme par la bactérie, ce qui a amené les chercheurs à croire que le système immunitaire adaptatif (cellules et protéines qui « se souviennent » des infections) pourrait être impliqué.
« Être capable de générer une immunité durable contre des bactéries comme C. rodentium ou E. coli n’a pas été possible en utilisant les stratégies de vaccination établies. Nous voulions comprendre quel mécanisme maintenait cette immunité durable, afin que nous puissions utiliser ce mécanisme pour créer une solution percutante à ces maladies diarrhéiques », explique le premier auteur Grischa Chen, ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire d’Ayres.
Les chercheurs ont cherché à comprendre comment le corps supprime les symptômes d’infection, si une infection sans symptômes peut créer une immunité à long terme et si cette immunité est reproductible en tant que stratégie de vaccination.
L’équipe a comparé des souris avec des régimes riches en fer et normaux après C. rodentium infection pour déterminer si le régime alimentaire avait un impact sur une infection asymptomatique. Immédiatement après l’infection, les souris nourries avec un régime riche en fer ne présentaient aucun symptôme, tandis que les souris nourries avec un régime normal en présentaient. Toutes les souris ont ensuite été soumises à un régime alimentaire normal pour voir si l’infection asymptomatique durerait.
Les souris avec un système immunitaire adaptatif non fonctionnel (le système immunitaire qui « se souvient » des infections précédentes), qu’elles aient ou non suivi un régime riche en fer, ne pouvaient pas continuer à entretenir une relation de coopération avec la bactérie. Bien que le régime riche en fer ait supprimé les symptômes immédiatement après l’infection, le système immunitaire adaptatif était nécessaire pour une coopération durable. Il est important de noter que les souris dotées d’un système immunitaire adaptatif fonctionnel avaient la maladie sans aucun symptôme, avec une immunité, comme en témoigne la survie après réinfection après un mois.
Ayres et son équipe ont conclu qu’un régime riche en fer à lui seul peut empêcher les bactéries de créer des symptômes mortels chez les souris lors d’une infection active. Mais un système immunitaire adaptatif fonctionnel est nécessaire pour l’immunité contre une infection future en l’absence de supplémentation alimentaire.
Certaines souches bactériennes, si suffisamment mutées, ne provoquent pas de symptômes. Pour tester si de telles bactéries pouvaient produire une immunité durable, l’équipe a répété son expérience de régime à base de fer par rapport à un régime normal chez des souris, mais cette fois en utilisant des bactéries qui pourraient causer des maladies et des bactéries qui ne pourraient pas causer de maladies. Ils ont découvert que seules les souris ayant reçu des bactéries pathogènes non mutées étaient capables de soutenir l’immunité lors de la réinfection.
Les scientifiques notent que les gens ne devraient pas consommer de grandes quantités de fer après avoir lu cette étude. Leurs résultats sont préliminaires et devront être confirmés chez des sujets humains.
Les chercheurs espèrent que leurs connaissances fourniront une base pour de futures recherches chez l’homme et la création d’un régime de vaccination qui protège et prévient contre les maladies diarrhéiques.
Les autres auteurs incluent Natalia R. Thorup, Abigail J. Miller et Yao-Cheng Li de Salk.
Le travail a été soutenu par les National Institutes of Health (DPI AI144249, R01AI4929), la Fondation NOMIS, un prix de la faculté DARPA Yong (YFA15 D15AP00097), une bourse de recherche de la Fondation Hillblom, la Fondation Chapman, le Helmsley Charitable Trust,
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