Dès que l'agent pathogène d'origine alimentaire Vibrio parahaemolyticus infecte une cellule intestinale humaine, les bactéries planifient déjà leur fuite. Après tout, une fois qu'elle est entrée et qu'elle se multiplie, la bactérie doit trouver un moyen de s'en sortir pour infecter de nouvelles cellules.
Maintenant, les scientifiques de l'UT Southwestern ont découvert la route surprenante qui V. parahaemolyticus prend pendant cette sortie – ou sortie – des cellules. Les bactéries, rapportent-ils dans le journal eLife, modifient progressivement le cholestérol présent dans la membrane plasmique d'une cellule, affaiblissant finalement suffisamment la membrane pour qu'elle puisse percer.
«Plus nous comprenons comment les bactéries manipulent les cellules hôtes au niveau moléculaire, plus nous comprenons comment elles provoquent des maladies», déclare le chef de l’étude Kim Orth, Ph.D., professeur de biologie moléculaire et de biochimie à l’UTSW et Howard Hughes Medical Chercheur de l'Institut. « Les bactéries ont de nombreux mécanismes différents pour s'échapper, mais cela s'est démarqué parce que c'est un mécanisme particulièrement nouveau. »
Vibrio les bactéries se trouvent dans l'eau de mer chaude et les humains sont infectés en mangeant des crustacés crus comme les huîtres. Une douzaine d'espèces différentes de Vibrio peut provoquer une maladie humaine; V. parahaemolyticus est la plus courante aux États-Unis et entraîne des symptômes d'intoxication alimentaire – diarrhée, crampes, nausées et vomissements.
Il y a environ dix ans, le groupe d'Orth a révélé pour la première fois comment V. parahaemolyticus infecte les cellules intestinales humaines. Vibrio, ils ont montré, utilise un système bactérien commun connu sous le nom de système de sécrétion de type 3 2 (T3SS2) pour envahir les cellules et commencer la réplication.
Le T3SS2 est composé d'un grand complexe de protéines qui forment une aiguille qui peut injecter des molécules dans une cellule humaine, incitant la cellule à absorber les bactéries et bloquant toute réponse immunitaire potentielle.
Nous avons commencé à bien comprendre comment ce pathogène pénètre dans les cellules et maintient une existence. Nous avons supposé qu'il utilisait également des composants du T3SS2 pour sortir à nouveau des cellules. «
Kim Orth, PhD, chef d'étude et professeur de biologie moléculaire et de biochimie, UT Southwestern Medical Center
Mais quand Orth et ses collègues ont commencé à étudier la sortie de V. parahaemolyticus hors des cellules humaines, le T3SS2 ne semble pas jouer un rôle. Un certain nombre d'autres mécanismes d'évacuation connus utilisés par les bactéries ne l'ont pas non plus.
Enfin, Marcela de Souza Santos – ancienne professeure adjointe de biologie moléculaire à l'UTSW et co-première auteur de l'étude – a suggéré qu'ils recherchent V. parahaemolyticus génome des protéines appelées lipases, qui peuvent décomposer les molécules grasses qui composent les membranes cellulaires.
L'équipe d'Orth a identifié une lipase connue sous le nom de VPA0226 et a pensé avoir trouvé sa réponse, en supposant que la lipase digérait les membranes des cellules humaines. Mais ils attendaient une autre surprise. Lorsqu'ils ont suivi l'activité de la lipase, ils ont découvert qu'elle se dirigeait plutôt vers les mitochondries des cellules, où elle modifiait les molécules de cholestérol membranaire.
En sept à huit heures, à mesure que ces molécules de cholestérol sont modifiées, la membrane cellulaire s'affaiblit. À ce moment, V. parahaemolyticus s'est multipliée – d'une ou deux bactéries à environ 500 – et toutes les copies peuvent s'échapper à travers la membrane affaiblie.
«C'est le seul rapport que nous connaissons sur les cas où une bactérie utilise ce type de lipase T2SS pour sortir d'une cellule hôte qui a été envahie de manière dépendante de T3SS2», déclare Suneeta Chimalapati, Ph.D., chercheuse au laboratoire Orth et co-premier auteur de l'étude.
Pour confirmer le rôle de VPA0226, de Souza Santos et Chimalapati ont testé ce qui s'est passé quand V. parahaemolyticus manquait complètement de lipase. En effet, les bactéries ont réussi à envahir les cellules humaines et ont commencé à se répliquer, mais sont restées coincées à l'intérieur de ces cellules initiales. Finalement, les cellules hôtes – remplies de bactéries – sont mortes avec tous les V. parahaemolyticus.
La nouvelle observation n'aura probablement aucune implication thérapeutique immédiate, disent les chercheurs; V. parahaemolyticus se résout généralement tout seul sans traitement.
Mais cela aide à faire la lumière sur la façon dont les bactéries évoluent dans les mécanismes de sortie et sur l'importance de regarder au-delà des systèmes de sécrétion connus lorsqu'on pense aux molécules importantes utilisées par les bactéries pathogènes.
«Nous avions vraiment une vision tunnel en pensant que le T3SS2 dominait tout Vibrio a fait, mais cela montre combien d'autres outils il a sous la main pour sa pathogenèse », dit Orth, qui détient la chaire Earl A. Forsythe en sciences biomédicales et est une WW Caruth, Jr. Scholar in Biomedical Research. Elle a récemment été élu à l'Académie nationale des sciences.
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