Comment des bactéries pathogènes se font piéger par une cage à septines?

« Les septines agissent en tant que police cellulaire pour identifier, emprisonner et tuer le ‘supermicrobe’ Shigella », source communiqué de la London School of Hygiene & Tropical Medicine du 12 décembre 2018.

Une découverte passionnante révèle de nouveaux indices pour arrêter la propagation d'infections mortelles.

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Quelques éléments bibliographiques pour aller plus loin sur les septines :

Les septines sont des protéines du cytosquelette qui forment des filaments au niveau de la membrane plasmique interne. 

Le cytosquelette est un terme qui désigne le réseau de filaments existant dans une cellule, et qui lui confère ses propriétés mécaniques et architecturales. Les septines sont des composants essentiels de ce réseau. Elles peuvent s’associer en filaments et sont impliquées, entre autres, dans la division cellulaire.

Les septines sont impliquées dans la formation du cytosquelette, la division cellulaire et la tumorigenèse. Les septines constituent une famille de protéines conservées qui forme des complexes hétéro-oligomériques qui s’assemblent en filaments. 

On lira aussi, « Cytocinèse, étape finale de la division cellulaire ».

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Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Cell Host & Microbe, une famille de protéines naturellement présentes dans nos cellules pourrait contribuer à enrayer la propagation d'infections résistantes aux antibiotiques dangereuses en utilisant des pouvoirs similaires à ceux de ‘Poirot’ pour recueillir des preuves de l'infection bactérienne et l’emprisonner.

En utilisant des technologies de pointe pour imager des cellules humaines et étudier l'infection au niveau d'une seule cellule bactérienne, l'équipe de recherche, dirigée par la London School of Hygiene & Tropical Medicine, a mis au jour les preuves les plus solides jamais fournies à savoir que les septines emprisonnent Shigella. De manière cruciale, cela révèle pour la première fois que ces protéines peuvent détecter les zones de division des bactéries et les empêcher de le faire en formant des structures en forme de cage autour des bactéries.

La résistance aux antibiotiques est l’une des plus grandes menaces pour la santé mondiale. Outre la nécessité de développer de nouveaux médicaments, tels que des antibiotiques, de nouvelles méthodes de lutte contre l’infection bactérienne sont d’une importance vitale. Shigella, un agent pathogène de l'intestin humain, infecte plus de 150 millions de personnes dans le monde et provoque jusqu'à 500 000 décès par an. En raison du nombre croissant de souches résistantes aux antibiotiques, Shigella est l’un des ‘supermicrobes’ considérés comme une priorité par l’Organisation Mondiale de la Santé.

Légende: Dans des cellules humaines, les septines construisent une cage (rouge) pour piéger les bactéries (bleu vert) afin de combattre l'infection. Crédit Serge Mostowy. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.

L’équipe de recherche a déclaré que, bien que les septines soient un mécanisme naturel puissant pour restreindre Shigella, des travaux futurs seront nécessaires pour déterminer comment exploiter la biologie des septines à des fins thérapeutiques. On espère que ces nouvelles découvertes pourraient conduire à une nouvelle façon de renforcer le système immunitaire humain et traiter une grande variété d'infections bactériennes.

L'auteur principal, le professeur Serge Mostowy de la London School of Hygiene & Tropical Medicine, a dit : « Nous travaillons activement à l'ingénierie de cette découverte pour une application en santé humaine. Si nous pouvons utiliser des médicaments pour stimuler la mise en cage par la septine, nous disposerons d'un nouveau moyen de lutte contre l'infection. »

En 2010, les chercheurs ont constaté pour la première fois que les cages dues aux septines pouvaient piéger Shigella, ouvrant ainsi la perspective séduisante d’une nouvelle façon d’empêcher la propagation des bactéries dans le corps. Cependant, la manière dont les cellules reconnaissaient que Shigella était piégé et que le sort des bactéries piégées était pour la plupart inconnues.

Sina Krokowski, co-auteur de l'étude, a dit : « Pour la médecine moderne, la façon dont les cellules peuvent reconnaître les bactéries fait l'objet d'investigations approfondies. Cette information sera cruciale si les septines peuvent être utilisées comme traitement chez l'homme. »

L’équipe de recherche a découvert avec passion que la cage due aux septines semble reconnaître les bactéries en division active, qu’elles soient résistantes aux antibiotiques ou non. De plus, en utilisant un microscope à haute résolution équipé d’une caméra ultramoderne, l'équipe de recherche a découvert qu'une fois emprisonnée dans une ‘cage’ due aux septines, 93% des bactéries ne se divisaient plus jamais car elles étaient destinées à l'autophagie (processus de nettoyage et surtout de « recyclage » dans la cellule -aa), un processus cellulaire consistant à ‘se manger soi-même’, fournissant la preuve définitive que les cages sont anti-bactériennes.

Le professeur Mostowy a dit : « L’émergence des ‘supermicrobes’ est l’un des plus grands problèmes de santé mondiale à laquelle nous sommes confrontés. De nouveaux médicaments pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens sont cruciaux, mais ils sont coûteux et tous risquent de rencontrer une résistance. Nous devons donc également rechercher d'autres moyens novateurs afin de contrôler l'infection bactérienne.

« En appliquant des techniques de microscopie de pointe, disponibles ces dernières années, pour étudier la réponse immunitaire cellulaire à Shigella, nous avons désormais des preuves évidentes que les septines peuvent être une nouvelle arme ‘naturelle’ dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques. De manière remarquable, ces protéines agissent en tant que ‘capteurs’ de la cellule hôte pour reconnaître les bactéries en division active, la population bactérienne exacte qui cause la maladie, pour les piéger. En plus de Shigella, cela peut également s'appliquer à une grande variété d'agents pathogènes bactériens invasifs tels que Pseudomonas et Staphylococcus. »

Les auteurs reconnaissent les limites de l'étude, notamment la possibilité que certaines bactéries aient évolué pour éviter le piégeage de la cage dues aux septines, et la nécessité d'une étude in vivo avant application chez l'homme.

Les travaux de recherche ont été financés par le Wellcome Trust et le Lister Institute of Preventive Medicine.