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.