Comment les bactéries pathogènes résistent aux pièges de l'infection

Des cellules de Streptococcus pneumoniae exprimant une fluorescence MurM et MurN. Crédit Sergia Filipe.

«Comment les bactéries pathogènes résistent aux pièges de l'infection», source EurekAlert! via Carnegie Mellon University (CMU).

Les maladies infectieuses sont une des principales causes de mortalité dans le monde. Au cours d'une infection, les bactéries subissent de nombreux stress différents, certains de l'hôte lui-même, certains de microbes co-colonisateurs et d'autres de thérapies utilisées pour traiter l'infection. Dans cette course aux armements pour déjouer leur concurrence, les bactéries ont développé des mécanismes pour rester en vie face à l'adversité. Un de ces mécanismes est la voie de réponse stringente*. Comprendre comment l'activation de la voie de la réponse stringente est contrôlée peut fournir des indices pour traiter l'infection.

Dans une nouvelle étude publiée en ligne dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, l'ancienne étudiante diplômée de l'Université Carnegie Mellon Surya D.Aggarwal et sa professeure en sciences biologiques, Luisa Hiller, ont observé que la suppression d'un gène impliqué dans la surface le remodelage a provoqué un défaut de croissance dépendant du stress chez un agent pathogène humain qui ne pouvait pas être facilement expliqué. Le décryptage du mécanisme biologique sous-jacent à ce défaut a conduit à une collaboration internationale entre Carnegie Mellon, l'Universidade NOVA de Lisbonne (Portugal) et l'Université de Warwick (Royaume-Uni). Cet effort conjoint a combiné l'expertise de l'équipe de Carnegie Mellon en pathogenèse avec celle du professeur Sergio Filipe de l'Universidade NOVA de Lisbonne et le travail du professeur Adrian Lloyd de l'Université de Warwick dans la composition et la biosynthèse des parois cellulaires bactériennes et des processus biochimiques associés.

«Cela a été l'un des projets les plus amusants et passionnants de ma carrière», a dit Hiller.

Le projet conjoint a établi que les ARN de transfert (ARNt) sont un élément crucial dans le contrôle de l'activation de la voie de réponse rigoureuse. Les ARNt jouent un rôle essentiel dans la traduction: ils aident à décoder l'information génétique en acides aminés, les éléments constitutifs des protéines.

Cependant, parfois, ils peuvent faire une erreur, où le support d'ARNt et le bloc de construction des acides aminés ne correspondent pas, rendant la combinaison toxique. Dans des conditions stressantes, les ARNt font plus d'erreurs et l'accumulation de ces erreurs est un déclencheur de la réponse stricte. Ce processus biologique s'apparente au dysfonctionnement d'une machine dans une chaîne de montage qui se traduit par des défauts dans le produit final fabriqué.

De nombreuses bactéries présentent une paroi cellulaire épaisse à leur surface. Les acides aminés sont un élément clé de cette structure, et cette recherche a révélé qu'une protéine impliquée dans l'ajout d'acides aminés à cette paroi cellulaire, l'enzyme MurM, affiche une forte préférence pour l'ARNt chargé de blocs de construction incompatibles. En détournant ces blocs toxiques vers la synthèse de la paroi cellulaire et loin de la traduction, MurM sert de responsable du contrôle qualité qui garantit que la ligne de flux reste sans erreur et que le processus de fabrication peut se poursuivre sans relâche.

En l'absence de MurM, les cellules sous stress activent la réponse stringente plus facilement que la souche parentale. Ces résultats suggèrent que MurM sert de gardien de cette voie de réponse au stress.

«Il est très gratifiant de voir que des observations soudainement intrigantes sont expliquées par un modèle simple et clair», a déclaré Filipe. «La proposition selon laquelle la paroi cellulaire peut être utilisée pour détourner l'accumulation de composés toxiques est assez excitante. Je me demande quelles autres surprises viendront de l'étude de la surface des cellules bactériennes.»

«Pour explorer cela plus avant, nous avons établi des parallèles entre les bactéries que nous étudions et d'autres espèces qui n'encodent pas MurM», a déclaré Aggarwal, qui est maintenant postdoctau NYU Langone Medical Center. Dans la plupart des domaines de la vie, y compris les cellules humaines, les conséquences pathologiques de ces ARNt toxiques sont atténuées par AlaXp, une enzyme qui corrige également le défaut en découplant l'ARNt du bloc de construction mal couplé.

Cependant, Streptococcus pneumoniae, la bactérie de cette étude, ainsi que plusieurs autres bactéries à parois cellulaires épaisses, ne codent pas pour AlaXp. Aggarwal ajoute: «Nous voulions tester si l'introduction artificielle d'un contrôleur supplémentaire sous la forme d'AlaXp dans la machinerie cellulaire pneumococcique permettait à la ligne de flux de rester fonctionnelle même en l'absence de MurM. Cette ligne d'enquête nous a mis sur la voie de tester si les défauts de croissance dépendant du stress que nous avions observés étaient attribuables au rôle de la protéine dans la prévention de l'accumulation d'ARNt toxiques.»

La validation était un effort conjoint. La recherche à la CMU a utilisé des outils génétiques pour découpler le rôle de MurM dans l'architecture de la paroi cellulaire de son rôle dans la correction des paires de blocs de construction porteurs toxiques. Les travaux de Warwick ont utilisé des outils biochimiques pour révéler les processus sous-jacents qui rendent MurM optimal pour corriger les molécules toxiques, tandis que des études à Lisbonne ont capturé l'impact de l'activité de correction de l'enzyme MurM sur l'architecture de la paroi cellulaire. Pour citer Lloyd: «Ce consortium international a été en mesure de concentrer des domaines d'expertise disparates mais connectés pour déterminer comment des domaines précédemment considérés comme disparates de la biochimie microbienne collaborent pour permettre à un pathogène crucial de naviguer dans les stress qu'il subit pendant l'infection. Ces travaux apportent un changement radical dans notre compréhension de la résilience des bactéries lorsqu'elles provoquent des infections.»

L'étude suggère que MurM est une solution évolutive alternative au défi de ces ARNt toxiques. Ces découvertes impliquent la synthèse de la paroi cellulaire dans la survie des bactéries lorsqu'elles rencontrent des conditions imprévisibles et hostiles chez l'hôte. L'association entre la synthèse de la paroi cellulaire et la fidélité traductionnelle est susceptible d'être active dans de nombreux autres pathogènes, impliquant ces découvertes dans la biologie de nombreux autres pathogènes.

Ce travail collaboratif établit le cadre des travaux futurs explorant la connexion moléculaire entre deux processus cellulaires fondamentaux, la traduction et la synthèse de la paroi cellulaire, et les réponses au stress. De plus, la position centrale de la réponse rigoureuse dans la survie aux stress et aux antibiotiques, suggère que ces résultats éclaireront également les voies associées à la résistance bactérienne aux médicaments, un défi majeur pour ce siècle.

*La réponse stringente, également appelée contrôle stringent, est une réponse au stress des bactéries.

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.

Nouveau mécanisme pour des effets anti-infectieux des fibres alimentaires

« Nouveau mécanisme pour des effets anti-infectieux des fibres alimentaires », source EurekAlert!

Chez des souris, les acides gras dérivés des fibres activent l'activité des macrophages contre l'infection à Salmonella.

Une nouvelle étude chez la souris a révélé une interaction jusqu'alors inconnue entre des molécules dérivées des fibres alimentaires et une protéine de cellules immunitaire,s qui déclenche une protection contre l'infection par la bactérie Salmonella.

Hitoshi Tsugawa de l'École de médecine de l'Université Keio à Tokyo, au Japon, et ses collègues présentent leurs résultats dans un article publié le 29 septembre 2020 dans la revue en libre accès PLOS Biology.

Des recherches antérieures ont montré que les microbes de l'intestin décomposent les fibres ingérées en molécules appelées acides gras à chaîne courte. Les acides gras à chaîne courte semblent protéger contre les agents pathogènes comme Salmonella en influençant l'activité des cellules immunitaires, y compris les macrophages. Cependant, les mécanismes par lesquels les acides gras à chaîne courte interagissent avec les cellules immunitaires sont restés flous.

Pour mieux comprendre le rôle protecteur des acides gras à chaîne courte, les chercheurs ont réalisé une série d'expériences en laboratoire. Premièrement, ils ont attaché des acides gras à chaîne courte à la surface de «nano-billes» synthétiques et ont exposé les minuscules structures au contenu de cellules qui ont des caractéristiques de macrophages afin de déterminer quelles protéines des cellules interagissaient avec les acides gras.

Cette procédure a révélé que les acides gras à chaîne courte peuvent se lier à une protéine appelée protéine ASC (apoptosis associated speck-like protein) une interaction inconnue auparavant. L'ASC fait partie du soi-disant complexe inflammasome, une structure protéique qui aide à activer la réponse inflammatoire pour supprimer les agents pathogènes. D'autres expériences sur les macrophages ont montré que les acides gras à chaîne courte protègent contre l'infection à Salmonella en se liant à l'ASC et en déclenchant ainsi l'activation de l'inflammasome.

Les chercheurs ont confirmé et élargi leurs résultats dans des expériences avec des souris. Lorsque des souris infectées par Salmonella ont été nourries avec des acides gras à chaîne courte, ou avec leurs précurseurs de fibres alimentaires, les acides gras se sont liés à l'ASC, ont déclenché l'activation de l'inflammasome et ont prolongé la survie des souris.

Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur les effets des fibres alimentaires sur le système immunitaire. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer l'applicabilité de ces résultats aux humains et pour étudier d'autres effets potentiels des acides gras à chaîne courte sur le système immunitaire.

A propos des mécanismes d'inactivation par l'acide peracétique du rotavirus et du virus de la tulane dans des conditions pertinentes pour l'hygiène des légumes

Voici un article paru récemment dans Applied ans Environmental Microbiology qui traite de « Les mécanismes d'inactivation par l'acide peracétique du rotavirus et du virus de la tulane dans des conditions pertinentes pour l'hygiène des légumes ».

Résumé

Nous avons déterminé l'efficacité de la désinfection et les mécanismes d'inactivation du désinfectant à base d'acide peracétique (APA) en utilisant des valeurs de pH pertinentes pour la désinfection des légumes contre le rotavirus (RV) et le virus Tulane (VT est un substitut du norovirus humain). Le VT était significativement plus résistant à la désinfection par l’APA que le RV: pour une réduction de 2 log10 du titre viral, RV nécessitait 1 mg/litre d’APA pendant 3,5 minutes d'exposition, tandis que le VT exigeait 10 mg/litre d’APA pendant 30 minutes. La résistance plus élevée du VT peut s'expliquer, en partie, par une plus grande agrégation du VT dans les solutions d’APA. Les mécanismes de l'inactivation du virus par l’APA ont été explorés en quantifiant (i) l'intégrité et la réplication du génome viral à l'aide de la RT-qPCR et, (ii) des interactions virus-récepteur hôte en utilisant un test de liaison sans cellule avec de la mucine gastrique porcine conjuguée avec des billes magnétiques (PGM-MBs). Nous avons observé que l’APA induisait des dommages aux génomes de RV et VT et diminuait également les interactions virus-récepteur, ce dernier suggérant que l’APA endommage des protéines virales importantes pour la liaison de ses récepteurs aux cellules hôtes. Il est important de noter que les niveaux de dommages génome-protéines induits par l’APA étaient différents pour chaque virus. L'inactivation de l’APA était en corrélation avec des niveaux plus élevés de dommages au génome de RV que des interactions RV-récepteur. Pour le VT traité par l’APA, des tendances opposées ont été observées. Ainsi, l’APA inactive chacun de ces virus via différents mécanismes moléculaires. Les résultats présentés ici contribuent potentiellement à la conception d'une stratégie de désinfection robuste pour les RV et VT en utilisant de l'APA pour prévenir les maladies d'origine alimentaire.

Importance

Dans cette étude, nous avons examiné les mécanismes d'inactivation de l'acide peracétique (APA), un désinfectant couramment utilisé pour le lavage des légumes après récolte, pour deux virus entériques: le virus Tulane (VT) comme substitut du norovirus humain et le rotavirus (RV). Les mécanismes de désinfection de l’APA pour le RV étaient principalement dus à des dommages au génome. En revanche, la désinfection par l’APA du VT était due à des dommages des protéines importantes pour la liaison à son récepteur hôte. Nous avons également observé que l’APA a déclenché l'agrégation de VT dans une bien plus grande mesure que RV. Ces études démontrent que différents virus sont inactivés via différents mécanismes de l’APA. Ces informations sont importantes pour concevoir une pratique de désinfection optimale pour le lavage des légumes après récolte afin de minimiser les maladies virales d'origine alimentaire.

Roi de l’évasion: Comment les bactéries Vibrio quittent les cellules hôtes

« Roi de l’évasion: Comment les bactéries Vibrio quittent les cellules », source communiqué de University of Texas Southwestern Medical Center.

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.

Lire le communiqué de l’Académie nationale de médecine : Masquez-vous, masquez-vous, masquez-vous

Des scientifiques découvrent comment une toxine bactérienne puissante tue des bactéries comme le SARM

Annonce : S’agissant de l’information à propos des rappels de produits alimentaires, pour le moment, il ne faut pas faire confiance à nos autorités sanitaires (Ministère de l’agriculture et DGCCRF). Ces deux entités ont fait et font toujours preuve d’une incroyable légèreté et d’un manque d’informations fiables vis-à-vis des consommateurs avec comme corollaire une absence de transparence en matière de sécurité des aliments.

« Des scientifiques découvrent comment une toxine bactérienne puissante tue des bactéries comme le SARM », source communiqué de l’Université de Sheffield.

Une nouvelle étude de l'Université de Sheffield a révélé le mécanisme qu'une enzyme utilise pour cibler et tuer les bactéries de type SARM (Staphylococcus aureus résistant à la méticilline).

La lysostaphine, une enzyme, a été découverte il y a 50 ans, mais on ne savait toujours pas comment elle était capable de tuer les les SARM avec une telle efficacité.

Les scientifiques espèrent utiliser le même mécanisme pour développer de nouveaux traitements pour le SARM et d'autres superbactéries résistantes aux antibiotiques.

Une nouvelle étude, dirigé par le Dr Stéphane Mesnage de l'Université de Sheffield, a expliqué comment la lysostaphine reconnaît spécifiquement les parois cellulaires du SARM et provoque rapidement la destruction de ce pathogène.

La lysostaphine est en mesure d’augmenter le nombre de ses molécules liées à la surface de la cellule du SARM, ce qui permet à l’enzyme de ‘marcher’ le long de la paroi cellulaire et de provoquer une dégradation rapide.

La lysostaphine est une enzyme qui a démontré son efficacité pour éradiquer les infections à staphylocoques, telles que le SARM, seules ou en association avec des antibiotiques. Bien qu'il ait été découvert il y a plus de 50 ans, on ne sait pas grand-chose de la manière dont il cible ces infections.

Les scientifiques espèrent utiliser leurs découvertes pour développer de nouveaux traitements contre le SARM et d'autres superbactéries résistantes aux antibiotiques qui ciblent l'infection de la même manière.

Le SARM est une superbactérie bactérienne qui résiste à plusieurs antibiotiques et se propage fréquemment dans les hôpitaux où des personnes sont plus sensibles aux infections.

Stéphane Mesnage, maître de conférences en biologie moléculaire et biotechnologie, a déclaré: « La lysostaphine est sans doute l'enzyme la plus étudiée après le lysozyme. Nous sommes donc ravis que notre recherche puisse expliquer le mécanisme qui sous-tend sa puissante activité antibactérienne. »

« Notre étude explique comment cette enzyme est capable de cibler et de digérer le SARM et pourquoi elle est si puissante. Les infections nosocomiales causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques de dernier recours sont en augmentation, mais nos travaux pourraient conduire à la mise au point de nouveaux traitements pour ces superbactéries qui utilisent le même mécanisme de ciblage. »

L’article intitulé ‘Two-site recognition of Staphylococcus aureus peptidoglycan by lysostaphin SH3b’ a été publié le lundi 4 novembre dans Nature Chemical Biology.

Les bactéries actionnent un interrupteur électrique pour aggraver une intoxication alimentaire

« Des bactéries actionnent un interrupteur électrique pour aggraver une intoxication alimentaire », source EurekAlert.

Les modifications des mouvements des macrophages induites par l’infection disséminent les bactéries dans tout le corps.

Les bactéries comme Salmonella actionnent un interrupteur électrique au contact des cellules immunitaires, provoquant leur migration hors de l'intestin vers d'autres parties du corps, selon une nouvelle étude publiée le 9 avril dans la revue en libre accès PLOS Biology par Yaohui Sun et Alex Mogilner de l’Université de New York et leurs collègues. La découverte révèle un nouveau mécanisme sous-jacent à la toxicité de cet agent pathogène commun d'origine alimentaire.

Salmonella fait partie des causes les plus courantes et les plus meurtrières d'intoxication alimentaire, causant plus de 400 000 décès par an. Nombre de ces décès surviennent lorsque la bactérie s'échappe de l'intestin à l'intérieur de cellules immunitaires appelées macrophages. Les macrophages sont attirés par les bactéries présentes dans l'intestin par une variété de signaux, principalement des produits chimiques libérés par le site de l'infection. Une fois sur place, ils absorbent les bactéries dans le cadre de leur travail de lutte contre les infections. Cependant, plutôt que d'y rester, les macrophages chargés de bactéries quittent souvent le site et pénètrent dans le sang, disséminant les bactéries et augmentant considérablement la gravité de l'infection.

Champ électrique généré par l’infection au niveau de l’épithélium intestinal et modèle de la galvanotaxie des macrophages lors du déclenchement de la dissémination.

Les tissus tels que l'intestin génèrent souvent de petits champs électriques sur leurs surfaces extérieures, et ces champs électriques sont connus pour entraîner la migration des cellules, y compris des macrophages. Dans la nouvelle étude, les auteurs ont d'abord montré que la muqueuse du cæcum de souris (l'équivalent de l'appendice humain) maintenait un champ électrique inter-membranaire et que l'infection à Salmonella modifiait ce champ et contribuait à attirer les macrophages. Les mesures de la polarité de la charge locale indiquent que les macrophages sont attirés par l'anode ou le pôle chargé positivement dans le champ électrique. Une fois les bactéries englouties, cependant, ils sont devenus attirés par la cathode et ont inversé leur direction de migration, s'éloignant de la paroi de l'intestin vers les vaisseaux du système sanguin circulant. Ce changement a été provoqué par la composition de certaines protéines de surface chargées sur les macrophages; le mécanisme par lequel le captage bactérien déclenche ce changement est encore à l'étude.

« La dissémination, plutôt que l'infection localisée, est la principale cause de mortalité due à Salmonella (et à d'autres bactéries présentes dans les aliments). Par conséquent, mieux comprendre cet interrupteur de polarité aidera probablement à mettre au point de nouveaux traitements pour réduire le nombre d'infections d'origine bactérienne d'origine alimentaire », a dit Mogilner.

Référence

Sun Y, Reid B, Ferreira F, Luxardi G, Ma L, Lokken KL, et al. (2019) Infection-generated electric field in gut epithelium drives bidirectional migration of macrophages. PLoS Biol 17(4): e3000044