Des chercheurs découvrent une étape d'adhésion précoce dans le transit intestinal de Shigella

« Des chercheurs découvrent une étape d'adhésion précoce dans le transit intestinal de Shigella », source Massachusetts General Hospital via euralert!

La découverte d'une expression génétique altérée aux premiers stades de l'infection remet en question la compréhension actuelle de la shigellose.

Le pathogène bactérien Shigella, souvent propagé par les aliments ou l'eau contaminée, est une des principales causes de mortalité chez les enfants et les personnes âgées dans les pays en voie de développement.

Bien que des scientifiques étudient Shigella depuis des décennies, aucun vaccin efficace n'a été développé et le pathogène a acquis une résistance à de nombreux antibiotiques. La découverte récente d'une étape d'adhésion précoce dans le cycle d'infection par des chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH) pourrait fournir une nouvelle cible thérapeutique ou même une nouvelle méthode de développement de vaccins.

En se déplaçant dans le système digestif, Shigella traverse l'intestin grêle et infecte ensuite le gros intestin, provoquant des crampes, de la diarrhée et une déshydratation dans la maladie appelée shigellose.

« Nous voulions déterminer comment Shigella établit son premier contact avec les cellules épithéliales aux premiers stades du développement de la maladie », explique le Dr Christina Faherty, auteur principal de l'étude publiée dans mSphere.

« En raison de certaines annotations de séquences de gènes et de la façon dont Shigella est apparue après la croissance dans des milieux de laboratoire standard, on pensait que les souches de Shigella ne produisaient pas de fimbriae ou d'autres facteurs d'adhérence. » Les fimbriae sont de fibres courtes ressemblant à des cheveux que les cellules bactériennes utilisent pour adhérer aux cellules épithéliales individuelles pour déclencher l'infection.

Les travaux de Faherty et de l'équipe de recherche ont mis au jour des preuves de fimbriae qui facilitent l'adhésion aux cellules épithéliales, une étape importante dans le début d'une infection à shigellose.

« Nous avons imité les conditions auxquelles Shigella serait confrontée lors de son voyage à travers l'intestin grêle en ajoutant des sels biliaires et du glucose aux milieux de laboratoire », explique Faherty. « Avec cette méthode, nous avons découvert ce qui avait été caché à la vue de tous - les profils d'expression génique qui ont permis à Shigella de lancer cette première étape de l'infection en se fixant au tissu épithélial de l'hôte. »

Des chercheurs du Mucosal Immunology and Biology Research Center du MGH ont effectué une microscopie complète et des analyses génétiques de Shigella pour déterminer ses étapes ultérieures après avoir quitté l'estomac. Leurs résultats démontrent qu’« au moins trois gènes structurels facilitent l'adhésion de S. flexneri (souche) 2457T pour le contact avec les cellules épithéliales et la formation de biofilm. » En d'autres termes, leurs résultats contredisent l'hypothèse actuelle selon laquelle les composants critiques des clusters de gènes sont incapables de produire des fimbriae ou d'autres facteurs d'adhérence.

Dans des recherches antérieures, Faherty et ses collègues ont déterminé que l'exposition aux sels biliaires entraînait la formation de biofilms, un revêtement protecteur des communautés bactériennes. Faherty émet l'hypothèse que cet enrobage permet au pathogène de survivre aux conditions difficiles de l'intestin grêle pour réussir à pénétrer dans le côlon. Étant donné que la formation de biofilm nécessite des facteurs d'adhérence et que les cellules bactériennes dispersées à partir du biofilm adhèrent mieux aux cellules épithéliales, la prochaine étape du groupe a été d'étudier l'expression du facteur d'adhérence dans ces conditions. Cette étape suivante a en effet été controversée compte tenu des hypothèses selon lesquelles Shigella ne produit pas de structures d'adhérence; pourtant, les analyses approfondies ont fourni des preuves solides du contraire.

La co-auteur Rachael Chanin note que l'étude la plus récente du groupe confirme leurs analyses antérieures que les conditions « de type in vivo » ont facilité la formation de biofilm et l'adhésion aux cellules épithéliales par l'attachement des fimbriae.

« L'un des principaux défis dans l'étude de Shigella est le manque de modèles animaux qui récapitulent fidèlement les maladies humaines », explique Chanin. « Bien qu'il y ait eu des études élégantes et approfondies de ce qui se passe lorsque le pathogène pénètre dans les cellules épithéliales du côlon, nous n'avons pas compris ce qui se passe pendant le transit à travers le système digestif ou comment la bactérie s'approche ou interagit avec les cellules hôtes avant l'entrée. Notre travail commence à répondre à ces questions et souligne l'importance des méthodes de culture de type in vivo. Il montre également que ces méthodes peuvent influencer nos résultats expérimentaux, que ce soit intentionnellement ou non. »

Après les résultats prometteurs de leur modèle de laboratoire de sels biliaires et de glucose, les chercheurs ont ajouté un autre composant à leur analyse d'adhérence, un organoïde intestinal humain. Le « mini-intestin », créé à partir de cellules souches isolées du tissu intestinal, représente un modèle de l'épithélium intestinal humain. En travaillant avec un mini-intestin du côlon ascendant, les chercheurs ont découvert les structures d'adhérence de Shigella en contact initial avec les cellules épithéliales. « Nous pensons que ces facteurs d'adhérence utilisés dans le modèle organoïde intestinal reproduisent le contact établi avec les cellules épithéliales du côlon aux stades initiaux de la shigellose », explique Faherty.