Des phages peuvent anticiper l'emplacement des bactéries et les détruire avant qu'elles ne provoquent une infection

«Changer la donne des antibiotiques: Des phages peuvent anticiper l'emplacement des bactéries et les détruire avant qu'elles ne provoquent une infection», source Baylor College of Medicine.

Des chercheurs du Baylor College of Medicine et d'autres institutions ont identifié une nouvelle stratégie permettant d'éliminer les bactéries à un endroit précis avant qu'elles ne provoquent une infection. La stratégie utilise un phage, un virus qui infecte et détruit les bactéries, qui peut localiser spécifiquement au même endroit que les bactéries vivent dans le tractus gastro-intestinal. La proximité entre le phage et les bactéries facilite l’attaque du phage et l’élimination ultérieure des bactéries.

Cette stratégie a le potentiel de changer la donne dans la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques qui vivent dans des endroits difficiles à atteindre, comme la couche de mucus de l'intestin. L'étude paraît dans la revue mBio (l’article est disponible en intégralité).

«Les phages sont très spécifiques dans leur capacité à infecter et à détruire certaines espèces ou souches de bactéries et pas d'autres, comme les bonnes bactéries. Aux États-Unis, la phagothérapie devient de plus en plus une option disponible pour traiter les infections bactériennes résistantes aux antibiotiques, un grave problème de santé», a dit le premier auteur, la Dr Sabrina Green, directrice de la recherche et du développement pour les laboratoires TAILΦR à Baylor.

Les bactéries résistantes aux antibiotiques, telles que ExPEC ST131, peuvent coloniser l'intestin humain sans provoquer de maladie, mais elles peuvent également sortir de l'intestin et infecter d'autres organes. Par exemple, ces bactéries ont été associées à des infections des voies urinaires, du cerveau, du péritoine, des organes périphériques, du sang et des dispositifs à domicile, tels que les cathéters urinaires, les dispositifs vasculaires, les sondes d'alimentation et les drains des plaies, entraînant 9 millions de cas d'infection par an.

L'équipe a montré dans des travaux antérieurs que les phages peuvent traiter efficacement une infection causée par la bactérie ExPEC ST131. Dans cette étude, ils voulaient voir s'ils pouvaient utiliser des phages pour éliminer ces bactéries afin de prévenir une infection.

Trouver le bon phage

De nombreux phages ont du mal à combattre les bactéries intestinales. L'équipe a découvert qu'il existe un facteur présent dans les intestins des mammifères qui empêche les phages de détruire les bactéries. Ils ont identifié le facteur comme la mucine, des protéines collantes qui forment une couche entre les cellules épithéliales intestinales et la couche de micro-organismes.

Les chercheurs ont estimé que bien que les mucines empêchent de nombreux phages d'infecter les bactéries, certains ont peut-être développé un moyen de contrer l'effet des mucines et, par conséquent, sont capables de cibler les bactéries dans des environnements riches en mucines.

«Nous avons criblé les eaux usées humaines et les excréments d'animaux à la recherche de phages aux propriétés uniques qui facilitent leur capacité à détruire les bactéries en présence de mucines», a dit l'auteur correspondant, le Dr Anthony Maresso, professeur de virologie moléculaire et de microbiologie à Baylor. «Nous avons découvert un nouveau phage appelé ES17 qui se lie aux mucines, et cette propriété semblait améliorer sa capacité à infecter les bactéries dans les environnements riches en mucine, comme l'intestin.»

D'autres études ont examiné de plus près cette nouvelle interaction phage-mucine. Green, Maresso et leurs collègues ont découvert que le phage ES17 se lie à une molécule particulière appelée le sulfate d’héparane qui peuvent être trouvée non seulement dans les mucines, mais également à la surface de divers types de cellules, y compris les cellules épithéliales. Cela a incité les chercheurs à déterminer si la liaison au sulfate d'héparane sur les cellules épithéliales, que les chercheurs avaient également découvert est le même site de liaison utilisé par la bactérie hôte ES17 ExPEC, contribuerait à la capacité de ES17 à cibler et à détruire les bactéries dans l'environnement intestinal.

«Nous avons testé l'effet du phage ES17 sur son hôte bactérien ExPEC dans un intestin murin, en le comparant à des phages connus pour être incapables d'infecter leur hôte bactérien dans des environnements complexes», a dit Green. «Nous avons constaté que seul ES17 avait la capacité unique de cibler et d'éliminer les bactéries ExPEC dans les modèles animaux.»

Une nouvelle stratégie pour prévenir les infections bactériennes

Pris dans leur ensemble, les résultats suggèrent que la capacité du phage ES17 à se lier au sulfate d'héparane sur des surfaces riches en mucine et directement sur les cellules épithéliales de mammifères sert d’intermédiaire à sa localisation dans les zones profondes de l'intestin où des réservoirs de bactéries peuvent être présents. Les chercheurs proposent que la proximité des bactéries ExPEC facilite l'invasion des phages et l'élimination des bactéries avant qu'elles n'aient la possibilité de sortir de l'intestin et d'infecter d'autres organes.

«Les phages sont des virus qui se spécialisent dans l'invasion et l'élimination de bactéries spécifiques. Ici, nous avons montré le premier phage qui se lie également aux cellules épithéliales humaines et que cette propriété sert d’intermédiaire à un nouveau mécanisme de lutte contre les infections bactériennes que nous appelons le ciblage positionnel, car il permet au phage d'anticiper où les bactéries qu'il cible seront localisées», a dit Maresso . «Nous prévoyons la possibilité que le ciblage positionnel soit la façon dont les médicaments intelligents fonctionneront à l'avenir. Les médicaments ne seront pas simplement distribués dans tout le corps dans l’espoir qu’une partie se terminera au bon endroit. Les médicaments du futur n'iront que précisément là où ils sont censés agir. Notre travail avec les phages est le premier cas dans lequel cela a été réalisé.