Un fragment de protéine bactérienne provoque la mort du tissu pulmonaire dans la fibrose pulmonaire, une maladie mystérieuse affectant des millions de personnes dans le monde, selon une nouvelle étude de chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et de l'Université Mie au Japon.
Dirigés par Isaac Cann, professeur de microbiologie et de sciences animales de l'Illinois, et le Dr Esteban Gabazza, professeur d'immunologie à l'Université de Mie, les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Communications Nature. Cann et Gabazza sont affiliés à l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique de l'Illinois.
Nous avons découvert des bactéries adeptes du sel dans les poumons de patients atteints de fibrose pulmonaire, et ces bactéries sécrètent un peptide qui marque les cellules pulmonaires qu'elles touchent à la mort. «
Isaac Cann, professeur, Université de l'Illinois à Urbana – Champaign
Chez les personnes atteintes de fibrose pulmonaire, le tissu pulmonaire devient progressivement plus cicatriciel et rigidifié, avec un pronostic de seulement trois à cinq ans de vie après le diagnostic. Certains facteurs environnementaux, infections ou médicaments sont liés à l'apparition de la maladie; cependant, la majorité des cas sont d'origine inconnue. Ces cas mystérieux sont appelés fibrose pulmonaire idiopathique. Aux États-Unis, environ 50 000 patients meurent chaque année de la FPI – plus que le cancer du sein, selon la Fondation IPF.
La maladie progresse lentement jusqu'au moment où un patient connaît une aggravation rapide de la respiration et une perte de la fonction pulmonaire, une phase appelée exacerbation aiguë. Pourtant, les médecins ne savent pas ce qui déclenche une exacerbation aiguë chez un patient stable.
« Plus de la moitié des patients atteints de FPI meurent en raison d'une exacerbation aiguë de la maladie », a déclaré Gabazza. Parmi ceux qui survivent à un événement d'exacerbation aiguë, seulement 50% vivent plus de quatre mois, a-t-il déclaré.
Des études antérieures ont montré que certaines bactéries, telles que les souches de Halomonas, Staphylococcus et Streptocoque, prolifèrent dans les poumons des patients atteints d'IPF, probablement en raison de quantités élevées de sel dans la muqueuse des poumons des patients. Les chercheurs se sont demandés si les bactéries jouaient un rôle dans l'exacerbation aiguë, alors ils ont cultivé des bactéries associées au tissu pulmonaire fibrotique dans un environnement salé et ont étudié ce que les bactéries sécrétaient.
Ils ont trouvé un petit peptide, sécrété par Staphylococcus nepalensis, qui tue rapidement les cellules pulmonaires. Ils ont nommé le peptide corisine.
Pour confirmer que la corisine était le coupable exacerbé, le groupe de Gabazza a mené une expérience sur des souris avec IPF. Ils ont comparé des souris ayant reçu de la corisine elle-même, celles infectées par la Staphylococcus nepalensis, ceux infectés par un Staph souche qui n'a pas sécrété de corisine, et un groupe témoin non traité. Ils ont constaté que les souris ayant reçu de la corisine ou la bactérie qui la sécrétait présentaient des signes beaucoup plus importants d'exacerbation aiguë.
Ils ont également examiné des échantillons de tissus pulmonaires de patients humains et ont constaté que ceux qui avaient subi une exacerbation aiguë avaient des niveaux plus élevés de corisine dans leurs poumons.
Le groupe de Cann a ensuite fouillé le génome de Staphylococcus nepalensis pour savoir d'où vient la corisine. Ils ont découvert qu'il s'agissait d'un fragment coupé d'une protéine plus grosse. Ils ont testé la plus grande protéine sur le tissu pulmonaire et ont constaté qu'elle n'avait pas les propriétés destructrices du fragment.
« C'est comme un cheval de Troie », a déclaré Cann. « Quiconque essaie de caractériser la grosse protéine pour trouver ce qu'elle fait ne saurait jamais qu'elle a cet élément destructeur caché à l'intérieur. Le microbe fabrique le polypeptide et ensuite il en coupe ce petit morceau, la corisine, et c'est très mortel. » «
Ensuite, les chercheurs espèrent identifier l'enzyme qui coupe la corisine de sa plus grosse protéine. Ils visent à créer des agents pour le bloquer – verrouillant efficacement la porte du cheval de Troie. Ils prévoient également d'identifier quelles autres souches de bactéries produisent de la corisine ou des peptides similaires, et d'étudier d'autres types de fibrose, comme dans les reins et le foie, pour voir si la corisine ou d'autres agents bactériens jouent un rôle dans ces maladies.
« Savoir qu'une cause de l'exacerbation aiguë est un facteur dérivé des bactéries nous donne un ennemi combattable », a déclaré Gabazza. « Du côté des patients, cette nouvelle découverte pourrait atténuer le stress psychologique de la lutte contre un » intrus inconnu « , tandis que du côté des médecins, cela peut stimuler le développement de stratégies de traitement et de découverte de médicaments. »
Les résultats peuvent également avoir des implications importantes pour la pandémie actuelle de coronavirus, car certains patients peuvent développer une fibrose pulmonaire après avoir récupéré de COVID-19, en similitude avec la fibrose observée chez certains patients après l'épidémie du coronavirus du SRAS, ont déclaré Cann et Gabazza.
La source:
Université de l'Illinois à Urbana-Champaign
Référence de la revue:
D’Alessandro-Gabazza, C.N., et al. (2020) Un peptide pro-apoptotique Staphylococcus induit une exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire. Communications Nature. doi.org/10.1038/s41467-020-15344-3.
