Combattre E. coli avec E. coli

Alison Weiss et Suman Pradhan présents dans un laboratoire du UC College of Medicine.

« Combattre E. coli avec E. coli », source article paru dans mBio, une revue de l’American Society for Microbiology.

Une nouvelle étude sur des organoïdes intestinaux humains montre comment une souche bénéfique peut protéger contre les agents pathogènes.

Selon les résultats publiés cette semaine dans mBio, Nissle est le nom d’une souche de Escherichia coli, inoffensive pour les tissus intestinaux et qui peut protéger l'intestin contre E. coli entérohémorragiques (EHEC), un pathogène qui produit des shigatoxines.

E. coli a eu un mauvaise réputation parce que quelques souches pathogènes peuvent provoquer des symptômes graves, voire mortels. Mais depuis plus d'un siècle, la souche commensale Nissle est utilisée comme probiotique et, plus récemment, pour traiter les troubles intestinaux dont la colite ulcéreuse.

Des chercheurs de l'Université de Cincinnati ont voulu savoir si Nissle pouvait également protéger les tissus intestinaux contre EHEC et d'autres agents pathogènes. Ils ont étudié les effets protecteurs du probiotique à l'aide d'organoïdes intestinaux humains (OIHs), qui sont des modèles expérimentaux de tissus réels dérivés de cellules souches.

Les chercheurs ont d'abord injecté les OIHs avec Nissle et ont observé que la bactérie était inoffensive: elle n'endommageait pas la barrière épithéliale, formée par la couche externe protectrice de l'organoïde. Ensuite, dans des expériences distinctes, ils ont injecté des E. coli entérohémorragiques aux OIHs. Ce pathogène produit des shigatoxines, qui rend malade des millions de personnes et tue des milliers de personnes - principalement des enfants - chaque année. EHEC a rapidement brisé la barrière épithéliale des OIHs.

Ensuite, les chercheurs ont prétraité les OIHs avec Nissle et, 12 heures plus tard, leur ont injecté des EHEC. C'est là que Nissle s'est révélé protecteur: bien que les EHEC aient proliféré dans le tissu organoïde, il n'a pas détruit la barrière épithéliale. Au cours de la même période, la population de Nissle a décliné rapidement dans les tissus. Les chercheurs ont observé les mêmes effets lorsqu'ils ont injecté dans des OIHs prétraités des E. coli uropathogène, responsables de la majorité des infections des voies urinaires.

« Fondamentalement, Nissle a été détruit par les bactéries pathogènes, mais cela a permis à l'intestin de mieux résister aux dommages », a dit la généticienne moléculaire, Alison Weiss, qui a travaillé sur l'étude avec Suman Pradhan, un chercheur associé au laboratoire de Weiss.

Les résultats suggèrent que Nissle peut conférer des avantages non pas en inhibant directement les souches pathogènes, mais plutôt en exploitant les mécanismes de défense dans la cellule elle-même, et que le probiotique peut aider à prévenir les infections EHEC graves. Cependant, les résultats suggèrent également que Nissle peut être vulnérable aux phages des shigatoxines, ce qui limiterait l'utilité du probiotique comme thérapeutique. Weiss a prévenu que davantage d'études sont nécessaires pour mieux comprendre les interactions complexes des espèces bactériennes dans un environnement réel.

Les recherches de Weiss se concentrent sur les bactéries qui produisent les shigatoxines, comme les EHEC. « C'est vraiment méchant », a-t-elle dit. « Toute ma carrière, je me suis intéressé à la prévention des agents pathogènes pédiatriques. Une fois que ces enfants ont des EHEC, tout ce que vous pouvez faire est de leur donner des liquides et de les soutenir. Il n'y a rien d'autre que nous pouvons faire. »

Weiss est enthousiasmé par le potentiel d'utiliser les OIHs comme modèle pour mieux comprendre les conditions intestinales. « Ils représentent une énorme percée », a-t-elle dit. « Beaucoup d'agents pathogènes intestinaux sont spécifiques à l'espèce, et les organoïdes sont vraiment bons pour observer les événements précoces. »

Les organoïdes offrent au moins un autre avantage majeur par rapport aux souris, a-t-elle ajouté. « Les souris sont horribles. Elles urinent, mordent et se grattent », a-t-elle dit. « Les petits organoïdes ne se plaignent pas du tout. »

NB : On lira aussi le communiqué de l’Université de Cincinatti intitulé, Bad E. coli we know, but good E. coli?