Une microvessie cultivée en laboratoire pourrait expliquer pourquoi les infections des voies urinaires (IVU) reviennent si fréquemment, selon une étude menée par des chercheurs de l’UCL, de l’Université d’Oxford et de l’Université de Leicester.
L’étude, publiée dans Communications naturellesmontre que la phagothérapie – l’utilisation de minuscules virus pour tuer les bactéries sans nuire aux humains – pourrait aider à réduire les infections récurrentes, qui se produisent lorsque les bactéries responsables des infections urinaires « se cachent » dans les tissus de la vessie.
Les infections urinaires sont l’une des infections les plus courantes au monde, avec environ 400 millions de cas chaque année. Ils peuvent être douloureux et perturbateurs, et pour de nombreuses personnes, l’infection peut réapparaître après la prise d’antibiotiques.
Les chercheurs ont cherché à comprendre pourquoi cela se produit en concevant un nouveau modèle de micro-vessie humaine 3D comprenant un écoulement d’urine pour imiter l’environnement de la vessie humaine.
L’étude, menée dans le cadre de la plus grande subvention du programme Beyond Antibiotics et financée par le Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC), a utilisé ce modèle de vessie pour tester la thérapie par les phages sur les bactéries UTI. L’équipe a découvert que cette thérapie peut éliminer les bactéries cachées profondément dans la paroi de la vessie, dans ce que les chercheurs appellent des « réservoirs », que les antibiotiques normaux ne peuvent pas toucher.
L’auteur principal de l’étude, le professeur Jennifer Rohn (Division de médecine de l’UCL), a déclaré : « Les infections urinaires récurrentes sont incroyablement frustrantes pour les patients car les bactéries peuvent survivre aux antibiotiques en se retirant dans des réservoirs protégés à l’intérieur de la paroi de la vessie.
« La construction d’une micro-vessie nous a permis d’imiter les conditions réelles des voies urinaires et de comprendre pourquoi les antibiotiques qui semblent puissants dans les tests de laboratoire standard échouent souvent. »
L’équipe s’est concentrée sur Escherichia coli uropathogène (UPEC), une souche d’E. coli adaptée pour infecter les voies urinaires et à l’origine de la plupart des infections urinaires. Dans les hôpitaux, les bactéries présentes dans l’urine d’un patient peuvent être testées pour déterminer quels antibiotiques empêchent leur croissance, mais ces tests sont généralement effectués dans un liquide calme et riche en nutriments.
Une vraie vessie se comporte différemment : l’urine est constamment en mouvement et les bactéries interagissent avec la muqueuse de la vessie.
Les modèles de vessie réalistes sont difficiles à exécuter avec des protocoles de laboratoire de routine car ils peuvent être très complexes. Pour résoudre ce problème, le Dr Ramon Garcia Maset et ses collègues de l’Université d’Oxford ont développé un dispositif capable de fonctionner avec des cultures cellulaires typiques pour recréer les conditions d’écoulement des cycles urinaires.
Lors de l’introduction de l’UPEC dans la micro-vessie, les scientifiques ont découvert que les bactéries adhèrent mieux à la surface de la vessie et sont plus susceptibles d’envahir la muqueuse de la vessie et de constituer des réservoirs protégés de bactéries cachés à l’intérieur des cellules de la vessie, où elles sont plus difficiles à atteindre.
L’équipe a ensuite testé la nitrofurantoïne (un antibiotique couramment utilisé pour les infections urinaires). Dans les tests de laboratoire standards, ce traitement fonctionne bien, mais dans la micro-vessie, il a eu du mal à éliminer complètement l’infection.
Les chercheurs ont également testé un cocktail de phages, ou virus qui infectent et détruisent les bactéries. À lui seul, le cocktail de phages a également eu du mal à éliminer les bactéries dans un environnement fluide. Cependant, lorsque les scientifiques ont combiné les phages avec l’antibiotique, les résultats se sont améliorés, suggérant qu’une approche à deux volets pourrait être plus efficace que l’un ou l’autre traitement seul.
Une découverte importante a été que contrairement aux antibiotiques, le traitement par les phages était capable de réduire le nombre de réservoirs bactériens protégés à l’intérieur de la paroi de la vessie. Étant donné que ces réservoirs peuvent agir comme un terrain fertile pour de futures infections, leur réduction pourrait constituer une étape importante vers la prévention du retour répété des infections urinaires.
L’auteur principal, le Dr Garcia Maset, a déclaré : « Ce qui est particulièrement prometteur, c’est que la phagothérapie a pu atteindre ces réservoirs cachés de bactéries, éliminant ainsi la cause de l’infection.
« Nous avons également découvert que le débit urinaire modifie considérablement le comportement des bactéries et leur réponse au traitement, ce qui suggère que de nombreux tests de laboratoire conventionnels pourraient passer à côté d’aspects importants du processus d’infection. »
L’étude a présenté un autre avantage potentiel : les phages semblaient stimuler la réponse de défense précoce du tissu vésical. Les chercheurs ont observé des signes d’augmentation de la signalisation immunitaire, notamment des cytokines et des chimiokines (des protéines messagères qui aident l’organisme à coordonner l’inflammation et à amener les cellules immunitaires au site de l’infection).
Le professeur Martha Clokie, directrice du centre Becky Mayer pour la recherche sur les phages à l’université de Leicester, a déclaré : « Cette étude montre pourquoi il est si important de tester les phages dans des conditions qui reflètent véritablement le corps humain.
« En combinant un modèle réaliste de micro-vessie fluide avec un traitement par phages et antibiotiques, nous pouvons commencer à comprendre la meilleure façon d’utiliser les phages aux côtés des médicaments existants pour obtenir de meilleurs résultats pour les patients. »
La phagothérapie n’est pas encore un traitement de routine pour les infections urinaires, et des recherches supplémentaires seront nécessaires pour confirmer son efficacité, la meilleure façon de l’administrer et quels patients sont les plus susceptibles d’en bénéficier. Cependant, cette étude offre une voie prometteuse vers un soulagement plus durable pour les personnes vivant avec des infections urinaires répétées.
Les outils de conception de dispositifs et d’analyse d’images utilisés dans cette étude ont été mis à disposition gratuitement pour encourager une adoption plus large dans les laboratoires, dans l’espoir qu’ils pourraient trouver une application plus large dans la recherche axée sur l’impact de la mécanostimulation médiée par le flux sur les systèmes biologiques.
