Lorsque des bactéries nocives provoquant une intoxication alimentaire, telles que E. coli, envahissent le tube digestif, les cellules intestinales ripostent généralement en poussant les cellules infectées hors du corps pour empêcher l'infection de se propager.
Dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Naturedes scientifiques de Genentech, membre du groupe Roche, en collaboration avec des chercheurs de l'Oregon Health & Science University, ont découvert qu'une souche dangereuse de E. coli – connu pour provoquer des diarrhées sanglantes – peut bloquer cette défense intestinale, permettant ainsi à la bactérie de se propager plus facilement.
Les bactéries injectent une protéine spéciale appelée NleL dans les cellules intestinales, qui décompose les enzymes clés, connues sous le nom de ROCK1 et ROCK2, nécessaires à l'expulsion des cellules infectées. Sans ce processus, les cellules infectées ne peuvent pas partir rapidement, ce qui permet aux bactéries de se propager plus facilement.
Habituellement, lorsque des bactéries nocives envahissent l’intestin, le corps riposte rapidement. La première ligne de défense est la muqueuse intestinale, composée de cellules très compactes qui absorbent les nutriments et empêchent les bactéries de pénétrer dans le sang. Si l’une de ces cellules est infectée, elle se sacrifie en se poussant hors de la muqueuse intestinale et dans les intestins pour être évacuée. Cela aide à empêcher la propagation des bactéries.
Cette étude montre que les bactéries pathogènes peuvent empêcher les cellules infectées d’être expulsées.
C'est une stratégie complètement différente de ce que nous avons vu auparavant. Certaines bactéries tentent de se cacher pour ne pas être détectées, mais celle-ci arrête en réalité la voie de fuite de la cellule. »
Isabella Rauch, Ph.D., auteur principal de l'étude et professeur agrégé de microbiologie moléculaire et d'immunologie, École de médecine OHSU
Révéler de nouvelles voies de traitement
Rauch a passé sa carrière à étudier comment les tissus barrières, tels que la muqueuse intestinale, interagissent avec les microbes et protègent le corps sans déclencher constamment une inflammation. Son travail est particulièrement pertinent pour les maladies infectieuses et les maladies chroniques comme les maladies inflammatoires de l’intestin ou MII.
« Nous savons maintenant que la muqueuse intestinale n'est pas seulement un mur passif », a-t-elle déclaré. « Ces cellules sont vraiment efficaces pour détecter précocement une infection et y répondre avant même que le système immunitaire n'intervienne. »
L'étude est le fruit d'une collaboration entre plusieurs scientifiques, dont des experts en biochimie de Genentech qui ont découvert le fonctionnement de NleL, et le laboratoire de Rauch, qui a utilisé des modèles de tissu intestinal pour montrer les effets de la protéine sur de vraies cellules.
« Nous avons pu montrer que lorsque les bactéries transportent cette protéine particulière, elles infectent beaucoup mieux l'intestin », a déclaré Rauch. « Ils empêchent les cellules infectées d'être expulsées rapidement, ce qui leur donne plus de temps pour se multiplier et infecter davantage de cellules. »
Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements ciblant la manière dont les bactéries provoquent des maladies, plutôt que de tuer purement et simplement les bactéries, comme le font les antibiotiques.
« En comprenant comment les bactéries contournent les défenses de notre corps, les scientifiques pourraient concevoir des thérapies anti-virulence qui ne dépendent pas des antibiotiques », a déclaré Rauch. « C'est vraiment important, d'autant plus que la résistance aux antibiotiques continue d'augmenter. »
Les résultats ont également des implications sur la santé mondiale. Ce type de E. coli peut être particulièrement dangereux pour les jeunes enfants, dont le corps ne peut pas non plus gérer la perte de liquide. Les scientifiques préviennent que le changement climatique et l’affaiblissement des systèmes de sécurité alimentaire pourraient rendre ces infections plus fréquentes.
« Ces types de bactéries constituent déjà un problème sérieux dans les endroits où l'assainissement est médiocre », a déclaré Rauch. « Mais avec la hausse des températures et la réduction des contrôles de sécurité alimentaire, ces problèmes deviennent également une menace croissante dans les pays développés. »
Au-delà des maladies infectieuses, cette découverte pourrait également faire la lumière sur des troubles intestinaux comme les MII, où la muqueuse intestinale perd trop de cellules trop souvent.
« Ce processus d' »extrusion » cellulaire se produit tout le temps à un faible niveau dans des intestins sains », a déclaré Rauch. « Mais dans les MII, cela s'accélère, et nous ne comprenons pas vraiment pourquoi. De la même manière, nous constatons également cela dans les cancers gastro-intestinaux. Cette recherche nous donne un meilleur aperçu des deux côtés de l'équation, à la fois de la manière dont le corps se protège et de la façon dont les choses tournent mal. »
Outre Rauch, les co-auteurs de l'OHSU incluent Marin Miner, BS, Rachael Peterson, BS et William Scott, BA. L'auteur principal est Giovanni Luchetti, Ph.D., scientifique principal chez Genentech.
