Des chercheurs identifient une molécule intestinale inhibant la croissance de Campylobacter

« Des chercheurs identifient une molécule intestinale inhibant la croissance de Campylobacter », source Food Safety Magazine.

Bon à savoir

• L'indole est une substance naturelle produite par les bactéries intestinales, qui inhibe la croissance de Campylobacter jejuni.
• Chez la souris, l'inflammation intestinale réduit les niveaux d'indole, affaiblissant ainsi une défense naturelle qui contribue à limiter la croissance de C. jejuni.
• Ces résultats pourraient favoriser le développement de méthodes non antibiotiques pour lutter contre Campylobacter, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires.

Des chercheurs de l'Université d'État du Michigan (MSU) ont identifié un métabolite issu du microbiote intestinal qui inhibe la croissance et la colonisation de Campylobacter jejuni, ouvrant ainsi la voie à de futures interventions non antibiotiques contre ce pathogène d'origine alimentaire.

L'étude, publiée dans Science Advances, a démontré que l'indole, une molécule produite par la métabolisation du tryptophane par certaines bactéries intestinales, supprime C. jejuni en perturbant la respiration et le métabolisme énergétique bactériens. Chez la souris, l'administration d'indole a réduit la colonisation par C. jejuni d'un facteur 1 000 environ, tandis qu'un probiotique produisant de l'indole l'a réduite d'un facteur 100 environ.

« Campylobacter est la cause la plus fréquente d'intoxications alimentaires bactériennes aux États-Unis, mais nous le connaissons encore beaucoup moins que d'autres pathogènes intestinaux », a déclaré Victor DiRita, professeur et directeur du département de microbiologie, génétique et immunologie de l'Université d'État du Michigan (MSU), qui a dirigé l'étude. « Cette étude nous permet de mieux comprendre les mécanismes par lesquels Campylobacter provoque la maladie, mais le plus intéressant est que nous avons identifié une molécule produite par le microbiote intestinal capable d'inhiber sa croissance. »

L'inflammation crée des conditions favorables à C. jejuni

S'appuyant sur des travaux antérieurs montrant que l'inflammation intestinale favorisait la croissance de C. jejuni chez le furet, les chercheurs ont développé un modèle murin utilisant un traitement de courte durée au sulfate de dextran sodique (DSS) pour induire temporairement une inflammation intestinale. Les souris conventionnelles sont généralement résistantes à la colonisation par C. jejuni, sauf si leur microbiote ou leurs voies inflammatoires sont altérés.

Trois jours après l'infection, les souris traitées au DSS hébergeaient environ 10⁹ à 10¹⁰ unités formant colonies (UFC) de C. jejuni par gramme de tissu colique, tandis que le pathogène était indétectable ou inférieur au seuil de détection chez les souris infectées n'ayant pas reçu de DSS. L'infection a également exacerbé l'inflammation et les lésions du tissu intestinal chez les souris traitées au DSS.

L'analyse du microbiote intestinal a montré que le traitement au DSS entraînait la disparition de plusieurs groupes de bactéries anaérobies strictes associées à la production d'acides gras à chaîne courte et d'indole. La spectrométrie de masse a confirmé des concentrations d'indole colique significativement plus faibles chez les souris traitées au DSS, tandis que le tryptophane s'accumulait, suggérant une conversion microbienne réduite du tryptophane en indole.

« Nous avons constaté une diminution significative des bactéries productrices d'indole, ce qui nous a amenés à nous interroger sur une éventuelle baisse des niveaux d'indole », explique Ritam Sinha, spécialiste de recherche universitaire à l'Université d'État du Michigan et premier auteur de l'étude. « L'analyse de l'indole dans l'intestin de la souris a confirmé cette hypothèse. »

L'indole perturbe la respiration et le métabolisme de C. jejuni

Les chercheurs ont ensuite exposé C. jejuni à des concentrations d'indole de 0,25 à 1 millimolaire (mM), concentrations que l'étude qualifie de physiologiquement pertinentes pour l'intestin. Peu d'effet a été observé à 0,25 mM, tandis que les concentrations de 0,5 et 1 mM ont inhibé significativement la croissance. À 1 mM, C. jejuni a présenté une perte de viabilité quasi totale après 30 heures. Le séquençage de l'ARN a permis de comprendre comment l'indole exerce cet effet. L'exposition à 0,5 mM d'indole a réduit les transcrits impliqués dans la respiration aérobie et la respiration des nitrates (forme de respiration anaérobie -aa), l'utilisation du lactate, le cycle de l'acide tricarboxylique et la voie de l'acétate, une voie importante de production d'ATP. L'activité respiratoire a diminué d'environ dix fois, tandis que les niveaux d'ATP intracellulaire ont chuté d'environ trois fois. L'exposition à l'indole a également abaissé le pH intracellulaire de C. jejuni d'environ 7,2 à 6.

Ces résultats suggèrent que l'indole perturbe la capacité du pathogène à produire et à utiliser l'énergie nécessaire à sa croissance. L'importance de ces voies métaboliques a été confirmée chez la souris, où les mutants de C. jejuni déficients dans l’absorption du lactate, en respiration des nitrates ou dans la voie ackA/pta (ou voie acétate kinase-phosphotransacétylase) de production d'acétate présentaient des déficits de fitness environ 100 fois, voire plus, par rapport à la souche sauvage.

Un probiotique producteur d'indole réduit la colonisation par Campylobacter

Pour déterminer si la production microbienne d'indole pouvait conférer une protection similaire, les chercheurs ont utilisé la souche probiotique de Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), qui produit de l'indole à partir du tryptophane.

La souche sauvage de EcN a réduit la colonisation de C. jejuni chez la souris d'un facteur 100 environ, comparativement à un mutant EcN incapable de produire de l'indole. Ce mutant n'a conféré aucune protection comparable, confirmant ainsi la conclusion des chercheurs selon laquelle l'indole d'origine probiotique contribue à la résistance à la colonisation.

Ces résultats constituent une première étape vers des traitements sans antibiotiques

Ces découvertes pourraient, à terme, orienter des approches impliquant l'indole, des micro-organismes producteurs d'indole ou d'autres méthodes visant à renforcer la résistance à C. jejuni médiée par le microbiote. Toutefois, ces travaux en sont encore au stade préclinique, et les chercheurs ont souligné une question importante qui reste en suspens : si l'indole est naturellement présent dans l'intestin humain, comment C. jejuni parvient-il à contourner cette protection lors d'une infection ? « Nous menons encore beaucoup de recherches fondamentales, mais celles-ci constituent le socle de toute nouvelle approche thérapeutique que nous ou d'autres pourrions développer », a déclaré le Dr DiRita. « Face à la résistance croissante de Campylobacter aux antibiotiques, ces travaux nous orientent vers des méthodes innovantes et sans antibiotiques pour lutter contre l'infection. »