Les bactéries qui provoquent des infections intestinales évitent généralement un produit chimique puant – qui peut les tuer à des concentrations suffisamment élevées – à l'intérieur des intestins humains, mais ils peuvent en fait nager vers lui lorsqu'un repas copieux est la récompense.
Imaginez que vous avez fait un long voyage et que vous êtes affamé. Vous cherchez un endroit pour manger, seulement pour le trouver bondé d'autres et une ligne à la porte. Pour aggraver les choses, la foule est hostile et assez puante. Vous faites face à un dilemme: vaut-il la peine de rester à manger ou devriez-vous partir? «
Arden Baylink, professeur adjoint, Washington State University
C'est le problème rencontré par des bactéries pathogènes comme Salmonella alors qu'ils naviguent sur nos voies digestives, selon de nouvelles recherches du Baylink Lab à la Washington State University. L'étude, publiée dans Elife, met en lumière la façon dont les bactéries pathogènes prennent ce type de décisions et pourraient éventuellement aider les scientifiques à créer de nouveaux médicaments pour prévenir et traiter les infections intestinales.
Le « puant » bactérien est un produit chimique appelé indole, qui aide à donner aux excréments son odeur distinctive. Il est produit par des bactéries bénéfiques connues sous le nom de microbiote qui vivent dans l'intestin et peuvent tuer les bactéries infectieuses lorsqu'il atteint des niveaux suffisamment élevés.
Baylink et Kailie Franco, un doctorant au Baylink Lab, ont décidé de comprendre ce phénomène à l'aide d'un microscope sur mesure conçu pour enregistrer des vidéos de bactéries de natation. Les agents pathogènes ont un système de navigation intégré appelé chimiotaxie, qui fonctionne comme une odeur bactérienne, leur permettant de nager vers les nutriments et loin des produits chimiques qui peuvent leur faire du mal, comme l'indole.
Des études antérieures ont montré que la bactérie Escherichia coli utilise la chimiotaxie pour nager de l'indole, ce qui a conduit les scientifiques à penser que cela pourrait être un microbiote protège les humains – en libérant l'indole qui repousse les agents pathogènes. Des études antérieures, cependant, n'ont testé que de l'indole pur, et non dans l'indole mélangé avec les nutriments présents dans les intestins, qui reflètent plus précisément les conditions de l'intestin.
Baylink et Franco ont simulé l'environnement intestinal en combinant des nutriments sur lesquels les bactéries comptent pour la survie, telles que les acides aminés et les sucres, avec des concentrations variables d'Indole. En utilisant leur microscope spécialisé, ils ont enregistré des vidéos de bactéries pour observer comment ils ont répondu à ces mélanges.
« Au début, nous avons vu ce que les autres avaient vu. Salmonella nage de pur indole, sans aucun doute et très vite. Dans les 10 secondes, les bactéries ont disparu », a déclaré Baylink.
Mais cela a changé lorsque l'indole a été combiné avec des nutriments et que les bactéries ont été attirées.
Le degré auquel les bactéries ont été attirées par les nutriments dépendaient de la quantité d'indole présente. Moins d'indole signifiait une attraction plus forte, mais même à des niveaux élevés, les bactéries étaient toujours quelque peu attirées et jamais repoussées.
Ce schéma a maintenu plusieurs agents pathogènes, notamment différents types de Salmonella enterica, Escherichia coli, Citrobacter Koseri et Enterobacter Cloacae, des bactéries qui peuvent provoquer des infections intestinales potentiellement mortelles et posent des défis pour les médecins en raison de la montée de la résistance aux antibiotiques.
L'équipe a également testé si l'Indole a empêché les salmonelles d'infecter les tissus intestinaux, mais a constaté que non.
L'étude révèle une nouvelle façon de réfléchir à la façon dont les bactéries infectent et provoquent des maladies dans l'intestin. Indole n'est pas seulement quelque chose que les bactéries évitent – ce sont des informations.
« Indole leur dit où se trouvent leur concurrence, le microbiote, les bactéries peuvent l'utiliser pour nager vers les régions où la concurrence est moins féroce et les nutriments sont abondants », a déclaré Baylink.
La recherche a été financée par l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses du NIH et comprenait des collaborateurs à l'Université de l'Oregon, Michael J. Harms, Zealon Gentry-Lear et Michael Shavlik.
La recherche pourrait éventuellement conduire à de nouveaux traitements pour les infections bactériennes résistantes aux médicaments et la septicémie en bloquant la façon dont les bactéries ressentent leur environnement. « Nous sommes reconnaissants aux contribuables qui soutiennent nos recherches afin que nous puissions faire progresser notre compréhension des maladies bactériennes et développer de nouveaux traitements », a déclaré Baylink.
