Une nouvelle recherche de la faculté de médecine de l’Université de Virginie et de ses collaborateurs révèle comment les micro-organismes trouvés dans nos intestins peuvent aggraver la dangerosité C. difficile infections. Cette découverte pourrait aider les médecins à identifier les patients à risque de maladie grave et ouvrir la porte à de nouveaux traitements.
C. difficile est une bactérie qui peut provoquer des infections potentiellement mortelles, en particulier chez les personnes âgées et les personnes sous antibiotiques à long terme. Ces infections se caractérisent par de la diarrhée, des nausées et de la fièvre. Différence C., comme on l’appelle communément, frappe plus de 350 000 Américains par an. Une fois infectés, les patients sont susceptibles de subir des réinfections ; parmi ceux qui survivent, un sur six développera un autre cas dans les huit semaines, selon les Centres fédéraux de contrôle et de prévention des maladies. En tant que tel, Différence C. peut être un problème majeur pour les hôpitaux et les établissements de soins infirmiers.
Les nouvelles découvertes des UVA aident à expliquer pourquoi certains patients sont particulièrement à risque. Les chercheurs ont déterminé qu’un groupe de « pathogènes opportunistes » résistants aux antibiotiques trouvés dans l’intestin, appelés entérocoques, peut produire Différence C.plus puissant et dangereux.
Les interactions entre C.diff, d’autres microbes et l’intestin humain sont très complexes. Cette étude a tiré parti de l’expertise d’une grande équipe multidisciplinaire de plusieurs institutions pour démêler ces interactions complexes et découvrir les mécanismes clés qui aident Différence C. causer la maladie. Grâce à cette meilleure compréhension, nous avons l’opportunité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour traiter cette infection dangereuse. »
Jason Papin, PhD, Chercheur, Département de génie biomédical de l’UVA
Un plus dangereux C. difficile
Les entérocoques sont des bactéries qui peuvent, à elles seules, provoquer des infections dangereuses et difficiles à traiter. Par exemple, ils peuvent provoquer des méningites, des infections des voies urinaires (qui peuvent être très graves chez les personnes âgées) et la douloureuse diverticulite gastro-intestinale, ainsi que d’autres maladies. Mais les chercheurs ont découvert que la menace qu’ils représentent ne s’arrête pas là.
L’équipe de recherche a recueilli des échantillons de selles de patients atteints de C. difficile infections au centre médical de l’université Vanderbilt, à l’hôpital pour enfants de Philadelphie et à l’hôpital de l’université de Pennsylvanie. Ils ont ensuite utilisé une combinaison de tests en laboratoire et de modélisation informatique avancée pour mieux comprendre comment Différence C.interagit avec d’autres micro-organismes dans l’intestin.
Ils ont découvert que les entérocoques constituent un allié dangereux pour Différence C.. Les entérocoques produisent des acides aminés, dont la leucine et l’ornithine, qui C. difficile une menace plus puissante pour les patients dont la composition intestinale a été perturbée par les antibiotiques.
Papin et son équipe ont développé de puissants modèles informatiques qui ont aidé les chercheurs à comprendre et à prédire les changements complexes dans l’intestin. Leurs travaux, combinés à des recherches en laboratoire effectuées dans d’autres laboratoires, ont montré que les entérocoques peuvent remodeler considérablement le « métabolome » – la collection de métabolites tels que les acides aminés – dans l’intestin. Ces changements, rapportent les chercheurs, finissent par reprogrammer C. difficile et d’améliorer ses comportements pathogènes.
« La modélisation informatique que Matthew Jenior [UVA postdoctoral fellow in the Papin lab] effectué a permis de découvrir le rôle des acides aminés dans l’interaction entre Différence C. et les entérocoques », a déclaré Papin. « Les modèles informatiques que Matthew a construits continueront de nous aider à mieux comprendre les processus moléculaires dans Différence C. qui causent la maladie. »
En comprenant mieux comment Différence C. interagit avec les entérocoques et d’autres micro-organismes dans l’intestin, les médecins seront mieux placés pour combattre cette infection courante et grave, selon les chercheurs.
« La biologie est une science riche en données et la puissance des modèles informatiques pour utiliser ces données n’en est qu’à ses balbutiements », a déclaré Papin. » Nous sommes enthousiasmés par les innombrables opportunités d’utiliser la science des données et la modélisation informatique pour stimuler la découverte biologique. «
Résultats publiés
Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans la prestigieuse revue scientifique La nature. L’équipe était composée d’Alexander B. Smith, Matthew L. Jenior, Orlaith Keenan, Jessica L. Hart, Jonathan Specker, Arwa Abbas, Paula C. Rangel, Chao Di, Jamal Green, Katelyn A. Bustin, Jennifer A. Gaddy, Maribeth R. Nicholson, Clare Laut, Brendan J. Kelly, Megan L. Matthews, Daniel R. Evans, Daria Van Tyne, Emma E. Furth, Papin, Frederic D. Bushman, Jessi Erlichman, Robert N. Baldassano, Michael A. Silverman , Gary M. Dunny, Boone M. Prentice, Eric P. Skaar et Joseph P. Zackular.
La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health, subventions K22AI7220, R35GM138369, R01AI138581, R01AI145992, R01HD090061, R01AT010253, UL1TR000445, K23 AI121485 et 1DP1DA051620 ; une subvention pilote de la faculté junior de l’hôpital pour enfants de Philadelphie ; une bourse de formation en biologie cellulaire et moléculaire, T32GM07229 ; une subvention pilote UVA TransUniversity Microbiome Initiative ; Bourse de formation à l’interface chimique et biologique 5T32GM071339-15 ; Centers for Disease Control and Prevention subvention BAA 200-2016-91937; et subvention du programme d’amélioration de la recherche universelle du Commonwealth SAP # 4100068710.
