« Des
chercheurs découvrent une étape d'adhésion précoce dans le
transit intestinal de Shigella », source Massachusetts General
Hospital via euralert!
La
découverte d'une expression génétique altérée aux premiers
stades de l'infection remet en question la compréhension actuelle de
la shigellose.
Le
pathogène bactérien Shigella, souvent propagé par les
aliments ou l'eau contaminée, est une des principales causes de
mortalité chez les enfants et les personnes âgées dans les pays en
voie de développement.
Bien
que des scientifiques étudient Shigella depuis des décennies,
aucun vaccin efficace n'a été développé et le pathogène a acquis
une résistance à de nombreux antibiotiques. La découverte récente
d'une étape d'adhésion précoce dans le cycle d'infection par des
chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH) pourrait fournir
une nouvelle cible thérapeutique ou même une nouvelle méthode de
développement de vaccins.
En
se déplaçant dans le système digestif, Shigella traverse
l'intestin grêle et infecte ensuite le gros intestin, provoquant des
crampes, de la diarrhée et une déshydratation dans la maladie
appelée shigellose.
« Nous
voulions déterminer comment Shigella établit son premier contact
avec les cellules épithéliales aux premiers stades du développement
de la maladie », explique le Dr Christina Faherty, auteur
principal de l'étude publiée dans mSphere.
« En
raison de certaines annotations de séquences de gènes et de la
façon dont Shigella est apparue après la croissance dans des
milieux de laboratoire standard, on pensait que les souches de
Shigella ne produisaient pas de fimbriae ou d'autres facteurs
d'adhérence. » Les fimbriae sont de fibres
courtes ressemblant à des cheveux que les cellules bactériennes
utilisent pour adhérer aux cellules épithéliales individuelles
pour déclencher l'infection.
Les
travaux de Faherty et de l'équipe de recherche ont mis au jour des
preuves de fimbriae qui facilitent l'adhésion aux cellules
épithéliales, une étape importante dans le début d'une infection
à shigellose.
« Nous
avons imité les conditions auxquelles Shigella serait confrontée
lors de son voyage à travers l'intestin grêle en ajoutant des sels
biliaires et du glucose aux milieux de laboratoire »,
explique Faherty. « Avec cette méthode, nous avons
découvert ce qui avait été caché à la vue de tous - les profils
d'expression génique qui ont permis à Shigella de lancer cette
première étape de l'infection en se fixant au tissu épithélial de
l'hôte. »
Des
chercheurs du Mucosal Immunology and Biology Research Center du MGH
ont effectué une microscopie complète et des analyses génétiques
de Shigella
pour déterminer ses étapes ultérieures après avoir quitté
l'estomac. Leurs résultats démontrent qu’« au
moins trois gènes structurels facilitent l'adhésion de S. flexneri
(souche) 2457T pour le contact avec les cellules épithéliales et la
formation de biofilm. »
En d'autres termes, leurs résultats contredisent l'hypothèse
actuelle selon laquelle les composants critiques des clusters
de
gènes sont incapables de produire des fimbriae
ou d'autres facteurs d'adhérence.
Dans
des recherches antérieures, Faherty et ses collègues ont déterminé
que l'exposition aux sels biliaires entraînait la formation de
biofilms, un revêtement protecteur des communautés bactériennes.
Faherty émet l'hypothèse que cet enrobage permet au pathogène de
survivre aux conditions difficiles de l'intestin grêle pour réussir
à pénétrer dans le côlon. Étant donné que la formation de
biofilm nécessite des facteurs d'adhérence et que les cellules
bactériennes dispersées à partir du biofilm adhèrent mieux aux
cellules épithéliales, la prochaine étape du groupe a été
d'étudier l'expression du facteur d'adhérence dans ces conditions.
Cette étape suivante a en effet été controversée compte tenu des
hypothèses selon lesquelles Shigella ne produit pas de
structures d'adhérence; pourtant, les analyses approfondies ont
fourni des preuves solides du contraire.
La
co-auteur Rachael Chanin note que l'étude la plus récente du groupe
confirme leurs analyses antérieures que les conditions « de
type in vivo » ont facilité la formation de biofilm et
l'adhésion aux cellules épithéliales par l'attachement des
fimbriae.
« L'un
des principaux défis dans l'étude de Shigella est le manque de
modèles animaux qui récapitulent fidèlement les maladies
humaines »,
explique Chanin. « Bien
qu'il y ait eu des études élégantes et approfondies de ce qui se
passe lorsque le
pathogène pénètre dans les cellules épithéliales du côlon, nous
n'avons pas compris ce qui se passe pendant le transit à travers le
système digestif ou comment la bactérie s'approche ou interagit
avec les cellules hôtes avant l'entrée. Notre travail commence à
répondre à ces questions et souligne l'importance des méthodes de
culture de type in vivo. Il montre également que ces méthodes
peuvent influencer nos résultats expérimentaux, que ce soit
intentionnellement ou non. »
Après
les résultats prometteurs de leur modèle de laboratoire de sels
biliaires et de glucose, les chercheurs ont ajouté un autre
composant à leur analyse d'adhérence, un organoïde intestinal
humain. Le « mini-intestin », créé à partir de
cellules souches isolées du tissu intestinal, représente un modèle
de l'épithélium intestinal humain. En travaillant avec un
mini-intestin du côlon ascendant, les chercheurs ont découvert les
structures d'adhérence de Shigella en contact initial avec
les cellules épithéliales. « Nous pensons que ces facteurs
d'adhérence utilisés dans le modèle organoïde intestinal
reproduisent le contact établi avec les cellules épithéliales du
côlon aux stades initiaux de la shigellose », explique
Faherty.
