Roi de l’évasion: Comment les bactéries Vibrio quittent les cellules hôtes

« Roi de l’évasion: Comment les bactéries Vibrio quittent les cellules », source communiqué de University of Texas Southwestern Medical Center.

Après s'être répliqué à l'intérieur des cellules humaines, un pathogène d'origine alimentaire utilise une voie surprenante pour sortir et infecter de nouvelles cellules.

Dès que le 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.

Désormais, des scientifiques d'UT Southwestern ont découvert la voie surprenante empruntée par V. parahaemolyticus lors de cette 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 la percer.

« Plus nous comprenons comment les bactéries manipulent les cellules hôtes au niveau moléculaire, plus nous comprenons comment elles provoquent des maladies », a dit la responsable de l'étude, Kim Orth, 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. »

Les bactéries Vibrio se trouvent dans l'eau de mer chaude et les humains sont infectés en mangeant des coquillages crus tels que les huîtres. Environ une douzaine d'espèces différentes de Vibrio peuvent provoquer des maladies chez l'homme; V. parahaemolyticus est le plus répandu 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 infectait les cellules intestinales humaines. Vibrio, ont-ils montré, utilise un système bactérien commun connu sous le nom de système de sécrétion 2 de type 3 (T3SS2) pour envahir les cellules et commencer à se répliquer. 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 », explique Orth. « Nous avons supposé qu'il utilisait également des composants du T3SS2 pour sortir à nouveau des cellules. »

Mais lorsque Orth et ses collègues ont commencé à étudier la sortie de V. parahaemolyticus hors des cellules humaines, le T3SS2 ne semblait pas jouer de 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-premier auteur de l'étude - a suggéré de rechercher dans le génome de V. parahaemolyticus 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 une autre surprise les attendaient. 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 multiplié - d'une ou deux bactéries à environ 500 - et toutes les copies peuvent s'échapper à travers la membrane affaiblie.

« C'est la seule étude que nous connaissons où une bactérie utilise ce type de lipase T2SS (système de sécrétion de type 2) pour sortir d'une cellule hôte qui a été envahie de manière dépendante de T3SS2 », a dit Suneeta Chimalapati, une chercheuse au laboratoire d’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 lorsque 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 pas d’implications thérapeutiques immédiates, disent les chercheurs; V. parahaemolyticus se résout généralement 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 en tunnel en pensant que le T3SS2 dominait tout ce que Vibrio faisait, mais cela montre combien d'autres outils il a sous la main pour sa pathogenèse », explique Orth.

Les autres chercheurs de l'UTSW qui ont contribué à cette étude étaient Alexander Lafrance, Ann Ray, Wan-Ru Lee, Giomar Rivera-Cancel, Goncalo Vale, Krzysztof Pawlowski, Matthew Mitsche, Jeffrey McDonald et Jen Liou.

Cette recherche a été financée par des fonds du Howard Hughes Medical Institute, du National Institutes of Health, de la Fondation Once Upon a Time et de la Welch Foundation.

Lire le communiqué de l’Académie nationale de médecine : Masquez-vous, masquez-vous, masquez-vous