Pseudomonas aeruginosa (Pa) sont résistants à la plupart des antibiotiques et provoquent des infections potentiellement mortelles des plaies ou des poumons. La Pennsylvanie Les espèces de bactéries disposent de tout un arsenal de stratégies pour échapper au système immunitaire et infecter les tissus. Des chercheurs travaillant avec le professeur Dr Winfried Römer et le Dr Carsten Schwan de l’Université de Fribourg et du pôle d’excellence CIBSS – Center for Integrative Biological Signaling Studies – ont identifié un mécanisme de défense naturel jusque-là inconnu qui protège les cellules contre Pseudomonas infection. L’étude a été publiée dans Rapports de cellule.
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Pseudomonas aeruginosa pénètre également dans les cellules de manière ciblée
Entouré de nutriments et non détecté par le système immunitaire, l’intérieur d’une cellule est l’endroit idéal pour la reproduction des bactéries pathogènes. Néanmoins, on a longtemps pensé qu’ils existaient en dehors des cellules pour la plupart. « En attendant, il est clair que le tableau est plus complexe et que les bactéries ciblent les cellules qu’elles pénètrent », explique Römer. À l’aide de la microscopie d’imagerie de cellules vivantes, cela peut être observé en laboratoire. Les bactéries entrent en contact étroit avec la cellule et font des indentations dans sa membrane jusqu’à ce qu’elles soient complètement englouties par celle-ci.
Pseudomonas déclenche la bosselure de la membrane cellulaire en liant le facteur de virulence LecA aux molécules de sucre à la surface de la membrane. Les protéines qui se lient aux sucres sont courantes dans le monde naturel et sont également observées sur d’autres bactéries et virus. La forte liaison des bactéries et des cellules hôtes conduit à la fermeture de la membrane cellulaire comme une fermeture éclair autour des bactéries – un processus que le groupe de travail de Römer étudie depuis un certain temps.
« Maintenant, nous nous sommes concentrés intentionnellement sur le rôle que jouent les septins dans Pseudomonas infection », explique Schwan, décrivant l’objectif de l’étude actuelle. « Il est connu d’autres bactéries qu’elles manipulent les septines des cellules hôtes et peuvent les exploiter pour faciliter la pénétration. Pourtant, dans le même temps, les septines peuvent également encapsuler des bactéries qui ont déjà pénétré et induire leur liquidation, elles ont donc une fonction ambivalente dans les infections », poursuit Schwan. Les septines font partie du cytosquelette et servent d’élément structurel clé similaire à un système modulaire. échafaudage qui peut être monté et démonté de manière flexible.Ils jouent également souvent un rôle précisément lorsqu’il s’agit de membranes courbes.
La liaison de LecA est suffisante pour induire l’accumulation de septine
Dans leur dernière étude, les chercheurs ont utilisé des cellules pulmonaires humaines qu’ils ont infectées avec Pseudomonas aeruginosa dans le laboratoire. Ils ont découvert que la fixation des bactéries entraînait la collecte de septines sur le site en quelques secondes ou minutes. Si les bactéries ne réussissaient pas à pénétrer, l’accumulation se dissolvait alors rapidement. Les chercheurs ont également pu observer cet effet lorsqu’au lieu de bactéries, de petites billes de polymère recouvertes de LecA ont été administrées aux cellules. Cela a montré que la liaison via LecA était suffisante pour induire l’accumulation de septine.
Nous nous attendions à ce que Pseudomonas voulait cette accumulation de septines, et que cela les aidait lors de l’infection, tout comme avec d’autres types de bactéries. »
Dr Carsten Schwan, Université de Fribourg et le Pôle d’Excellence CIBSS – Center for Integrative Biological Signalling Studies
Au lieu de cela, ils ont découvert que deux fois plus de bactéries pouvaient pénétrer lorsque les chercheurs renversaient certaines septines. « Nous avons été surpris par les résultats au début, mais maintenant nous pensons qu’il ne s’agit pas seulement d’un cas isolé. Il se pourrait que les septines jouent également un rôle protecteur vis-à-vis de nombreux autres agents pathogènes », conclut-il.
Une base pour développer des médicaments pour traiter les bactéries résistantes aux antibiotiques
Les chercheurs ont pu mesurer la force de la barrière septine dans d’autres expériences. Pour ce faire, ils ont attaché le modèle bactérien minimal au porte-à-faux d’un microscope à force atomique (AFM), qui permet de mesurer la plus petite des indentations et des résistances sur les surfaces en tant que force. Les chercheurs ont découvert que la membrane cellulaire était nettement plus rigide localement lorsque les billes de polymère étaient recouvertes de LecA et que la septine s’accumulait.
« C’est un effet énorme si l’on considère que pendant le processus d’infection, de nombreuses molécules différentes sont impliquées. Pour qu’une intervention ait un impact aussi important, vous devez souvent inhiber plusieurs facteurs, car sinon, des compensations sont faites », explique Römer.
Il poursuit: « Cela montre clairement que les septins jouent vraiment un rôle important dans la prévention des infections ici. » Les chercheurs ont maintenant l’intention de poursuivre leurs recherches sur les lectines et les septines. Une meilleure compréhension de ces protéines pourrait aider à trouver des points d’attaque pour les médicaments conçus pour prévenir l’infection par des bactéries résistantes aux antibiotiques.
A propos du Pôle d’Excellence CIBSS
Le cluster d’excellence CIBSS – Center for Integrative Biological Signaling Studies a pour objectif d’acquérir une compréhension globale des processus de signalisation biologique à toutes les échelles – des interactions entre les molécules individuelles et les cellules aux processus dans les organes et les organismes entiers. Les chercheurs utilisent les connaissances ainsi acquises pour développer des stratégies de contrôle des signaux de manière ciblée. Ces technologies leur permettent non seulement d’avoir un aperçu de la recherche, mais aussi de développer des innovations en médecine et en phytologie.
