Une toxine fournit des indices sur les effets à long terme de la diarrhée causée par E. coli

Les bactéries E. coli producteurs de toxines (en verte) se fixent aux cellules intestinales humaines exprimant la protéine CEACAM6 (en rouge).

«Une toxine fournit des indices sur les effets à long terme de la diarrhée causée par E. coli», source Washington University School of Medicine.

Les bactéries changent la surface de l'intestin humain pour en bénéficier.

Pour les habitants des pays riches, la diarrhée n'est généralement rien de plus qu'un inconvénient inconfortable pendant quelques jours. Mais pour un enfant pauvre d'un pays en voie de développement, des épisodes répétés de diarrhée peuvent entraîner de graves conséquences sur la santé telles que la malnutrition, un retard de croissance et des déficits cognitifs.

Des chercheurs de la faculté de médecine de l'Université de Washington à Saint-Louis ont découvert qu'une toxine produite par la bactérie Escherichia coli (E. coli), connue depuis longtemps pour causer la diarrhée, a également d'autres effets sur le tube digestif humain. La toxine, ont-ils découvert, modifie l'expression des gènes dans les cellules qui tapissent l'intérieur de l'intestin, les incitant à fabriquer une protéine que la bactérie utilise ensuite pour se fixer à la paroi intestinale.

Les résultats, publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, offrent un indice sur les raisons pour lesquelles des épisodes de diarrhée récurrents mais de courte durée pourraient entraîner des problèmes nutritionnels à long terme.

«Il y a plus que ce que l'on voit avec cette toxine», a déclaré l'auteur principal, James M. Fleckenstein, professeur de médecine et de microbiologie moléculaire. «Il s'agit essentiellement de modifier la surface de l'intestin pour en tirer profit, probablement finalement au détriment de l'hôte. Il y a des décennies, des personnes ont découvert comment la toxine provoque la diarrhée, mais jusqu'à récemment, personne n'avait vraiment les outils pour explorer ce que cette toxine pouvait faire d'autre. Nous essayons de rassembler les pièces du puzzle pour découvrir comment E. coli producteurs de toxines pourrait entraîner la malnutrition et d'autres effets d'entraînement de la diarrhée.»

Fleckenstein et le premier auteur Alaullah Sheikh, chercheur en postdoc, étudient E. coli entérotoxigènes (ETEC), une souche de E. coli productrice de toxines qui est une cause fréquente de diarrhée aqueuse sévère. La soi-disant toxine thermolabile de la bactérie provoque l’ouverture des canaux ioniques sur les cellules intestinales, déclenchant un déversement d’eau et d’électrolytes dans le tube digestif - en d’autres termes, la diarrhée.

Depuis que la thérapie de réhydratation orale a été inventée dans les années 1970, les décès dus à la diarrhée ont chuté de plus de 80% dans le monde. Bien qu'inestimable pour aider les gens à survivre à une crise de diarrhée, la thérapie ne fait rien pour réduire le nombre de cas. Dans le monde entier, les jeunes enfants développent encore la diarrhée en moyenne trois fois par an, les enfants les plus jeunes et les plus pauvres étant les plus touchés par le nombre de cas - et les conséquences à long terme sur la santé.

Fleckenstein et Sheikh ont émis l'hypothèse que la toxine thermolabile des ETEC pourrait faire plus que simplement provoquer une diarrhée aiguë et une déshydratation. Si tel est le cas, cela pourrait expliquer le lien entre les ETEC et la malnutrition, le retard de croissance et d'autres problèmes.

Pour trouver d'autres façons dont la toxine affecte l'intestin, les chercheurs ont cultivé des cellules intestinales humaines et ont traité les cellules avec la toxine. Ils ont découvert que la toxine active un ensemble de gènes appelés CEACAM. Un en particulier - CEACAM6 - code pour une protéine qui se trouve normalement dans les cellules de l'intestin grêle à de faibles niveaux. D'autres expériences ont révélé que la toxine amène les cellules à produire plus de protéine CEACAM6, que la bactérie utilise ensuite pour se fixer aux cellules intestinales et délivrer encore plus de toxine. De plus, en utilisant des spécimens de biopsie intestinale provenant de personnes au Bangladesh infectées par des ETEC, les chercheurs ont montré que l'expression de CEACAM6 augmente dans l'intestin grêle lors d'une infection naturelle.

«La CEACAM6 est exprimée dans ce qu'on appelle la bordure en brosse de l'intestin grêle, où toutes vos vitamines et nutriments sont absorbés», a déclaré Sheikh. «C'est l'une des premières preuves que les ETEC peuvent modifier la surface intestinale. Nous ne savons pas encore combien de temps cela dure et ce que cela signifie pour les personnes infectées, mais il va de soi que des dommages à cette partie du corps pourraient affecter la capacité à absorber les nutriments.»

Fleckenstein, Sheikh et ses collègues continuent d'étudier le lien entre les ETEC et la malnutrition, le retard de croissance et d'autres conséquences sur la santé.

«Nous essayons en laboratoire de comprendre le rôle des ETEC et de ses toxines en ce qui concerne les effets non diarrhéiques de l'infection à ETEC, en particulier chez les jeunes enfants dans les pays en développement», a déclaré Fleckenstein. «Il y a beaucoup de travail à faire pour explorer comment les toxines pourraient être liées aux conséquences à long terme de la diarrhée.»