Le détournement des défenses de l'hôte donne un avantage aux bactéries, un exemple avec Salmonella

Des macrophages, grosses cellules immunitaires, "avalent" des bactéries entières. Images Getty.

«Le détournement des défenses de l'hôte donne un avantage aux bactéries», source Weizmann Institute of Science.

Un changement métabolique dans les macrophages qui combattent les microbes signale aux bactéries de les convertir en hôtels avec ses commodités.

Les bactéries qui causent des infections potentiellement mortelles recourent parfois au stratagème le plus méchant de tous: voler les armes de défense du corps humain et les exploiter à leur propre avantage. Des chercheurs de l'Institut Weizmann des Sciences ont désormais découvert une de ces stratégies utilisées par Salmonella. L'article a été publié dans la revue Science.

Lorsque les bactéries Salmonella pénètrent dans l'intestin humain, elles peuvent causer de la diarrhée et d'autres symptômes d'intoxication alimentaire qui restent souvent bénins, mais si elles pénètrent dans la circulation sanguine et de là dans le foie, la rate et d'autres organes du corps, elles sont susceptibles de provoquer des symptômes plus graves. maladie qui peut être mortelle. Dans le cas d'une telle invasion, de grandes cellules protectrices appelées macrophages tentent d'arrêter l'infection en avalant Salmonella entière. Les bactéries, cependant, parviennent parfois non seulement à survivre mais à se développer à l'intérieur des macrophages, les convertissant même en incubateurs qui facilitent leur propagation.

Dans une étude menée par l'étudiant en doctorat, Gili Rosenberg, dans le laboratoire du Dr Roi Avraham du Département de la régulation biologique, les chercheurs ont commencé par exposer des macrophages à Salmonella et examiner les changements qui se produisent dans ces cellules. Alors que les macrophages se préparent à combattre les bactéries, leur métabolisme subit un changement si majeur qu'ils passent de la production d'énergie dans les organites cellulaires appelées mitochondries à une combustion massive de glucose. Mais lorsque les scientifiques ont bloqué ce changement métabolique dans les macrophages, ils ont découvert, à leur grande surprise, que les bactéries, au lieu de devenir plus agressives, devenaient moins virulentes.

Cette découverte suggérait que la virulence de Salmonella dépendait en quelque sorte du changement métabolique. En d'autres termes, les modifications mêmes du métabolisme cellulaire qui étaient destinées à aider les macrophages à faire face à l'infection pouvaient être détournées et abusées par Salmonella. Les scientifiques ont vérifié tous les métabolites qui s'accumulent dans les macrophages lorsqu'ils combattent Salmonella, et ils se sont concentrés sur un composé appelé succinate. Ce composé est connu pour agir comme une molécule de signalisation que les macrophages utilisent pour activer leurs défenses contre les bactéries envahissantes: le succinate favorise le recrutement du système immunitaire et la génération de composés inflammatoires toxiques qui peuvent tuer les bactéries.

Mais comme les scientifiques l'ont découvert, les bactéries, au cours de leur évolution, avaient appris à utiliser cette même molécule comme signal pour devenir plus virulentes et manipuler le contenu des macrophages à leur propre avantage. Le succinate, comme ils l'ont découvert, active certains gènes bactériens, amenant Salmonella à faire pousser une aiguille qui perce les vacuoles, compartiments fermés dans le macrophage qui maintiennent les bactéries enveloppées dans un habillage de protection (hazmat padding). L'aiguille sécrète alors des substances qui neutralisent le mécanisme de destruction de la cellule géante. En plus de cela, le succinate active un mécanisme qui protège Salmonella des peptides antimicrobiens sécrétés dans les macrophages, de sorte que les bactéries se sentent désormais libres de traiter le macrophage comme un hôtel, avec toutes les commodités.

Pour confirmer que ces manipulations dépendent bien du succinate, les scientifiques ont modifié génétiquement Salmonella pour désactiver la molécule de transport qui permet à ces bactéries d'absorber le succinate, et ont comparé les bactéries mutantes à des bactéries non modifiées, c'est-à-dire à celles qui peuvent utiliser pleinement le succinate.

Les bactéries mutantes n'ont pas réussi à survivre à l'intérieur des macrophages et étaient beaucoup moins efficaces pour infecter les souris que les bactéries non modifiées.

En plus de fournir des informations sur l'infection par Salmonella, les résultats de l'étude ouvrent la voie à la recherche de savoir si d'autres bactéries intracellulaires détournent les métabolites immunitaires qui s'accumulent dans les macrophages après une infection bactérienne. Celles-ci peuvent inclure des bactéries responsables de la tuberculose, ainsi que Listeria, qui peut provoquer une forme de méningite et d'autres infections graves, et Shigella, une cause fréquente de diarrhée infantile en Afrique et en Asie du Sud.

Les résultats de l'étude peuvent servir de base au développement de thérapies antibactériennes pour bloquer l'absorption du succinate par les bactéries; ces médicaments seraient plus ciblés que les antibiotiques existants.

«Alors que les antibiotiques tuent toutes les bactéries, y compris les bonnes, une thérapie basée sur le blocage du succinate peut viser à tuer uniquement celles qui causent des maladies», dit Rosenberg.