«Guerre
dans l'intestin: Comment
le microbiote humain résiste à la bactérie du choléra»,
source
EurekAlert!
Via l’École
Polytechnique Fédérale de
Lausanne.
Croissance
et compétition de V. cholerae sur des surfaces naturelles (gauche).
La zone encadrée est agrandie à droite et montre la destruction
d'une bactérie (indiquée par la flèche rouge) par les deux
cellules de V. cholerae. Crédit
M.
Blokesch & G. Knott (EPFL)
Le
choléra est toujours un énorme problème. Une
maladie
diarrhéique aiguë, il y a eu sept pandémies majeures au cours des
deux cents dernières années. Selon l'OMS,
le choléra tue encore jusqu'à 143 000 personnes chaque année et
infecte jusqu'à 4 millions d'autres, principalement dans les pays
pauvres ou sous-développés.
Le
choléra est causé par la bactérie Vibrio
cholerae,
un agent pathogène d'origine hydrique qui infecte l'intestin des
humains lorsqu'ils boivent de l'eau contaminée. Lors de l'ingestion,
Vibrio
cholerae
commence à coloniser la surface interne de l'intestin et libère une
toxine sur les cellules épithéliales. La toxine perturbe
l'équilibre ionique à travers les parois de l'intestin, provoquant
l'excrétion de diarrhée aqueuse. Un choléra sévère peut
entraîner la mort en raison d'une déshydratation sévère.
Mais
ce n'est pas tout ce que fait V.
cholerae.
En 2015, des chercheurs dirigés par la
professeur Melanie Blokesch à l'EPFL ont publié un article
fondateur montrant que la bactérie utilise
une lance à ressort pour poignarder les bactéries voisines et
voler leur ADN au fur et à mesure qu'elle se développe dans son
habitat environnemental. Cette lance moléculaire connue sous le nom
de «système de sécrétion de type VI» ou T6SS a déjà été
décrite pour servir la compétition interbactérienne. «La
consommation d'eau contaminée dans les régions du monde où le
choléra est endémique devrait contenir V. cholerae actif pour le
T6SS prêt pour la compétition»,
explique Blokesch.
Pièces
manquantes du puzzle
Des
études antérieures ont montré que les pathogènes intestinaux
doivent interagir avec les bactéries du microbiome intestinal pour
s'établir dans cet environnement. Ils le font en utilisant une
variété de tactiques, allant de la compétition pour les nutriments
à la guerre interbactérienne totale. Plusieurs études ont suggéré
que les pathogènes intestinaux utilisent leur lance T6SS pour
nettoyer la niche intestinale et favoriser leur propre installation.
Mais
étudier comment V.
cholerae
interagit avec le microbiome intestinal est difficile. Normalement,
les scientifiques développeraient un modèle animal adulte
standardisé, mais V.
cholerae
est connu pour coloniser relativement mal les animaux adultes par
rapport aux humains. Cela signifie que les chercheurs doivent
recourir à des animaux en bas âge, mais ceux-ci manquent du
microbiome mature avec lequel V.
cholerae
interagit dès qu'il commence à coloniser l'intestin.
Parallèlement,
de nombreuses études ont montré que la résistance à la
colonisation par V.
cholerae
et d'autres bactéries infectieuses dépend dans une large mesure des
microbes dits «commensaux» dans l'intestin. Les microbes
commensaux, et en particulier ceux de l'intestin humain, n'ont pas
fait l'objet de beaucoup de recherches en termes d'interaction avec
V.
cholerae.
Résistance
intestinale
Dans
un article publié dans Nature
Communications,
le groupe de Blokesch a désormais
examiné la manière dont V.
cholerae
interagit avec les bactéries du microbiote humain. Les scientifiques
ont examiné une petite collection de commensaux de volontaires
humains, qui comprenait plusieurs espèces bactériennes telles que
Escherichia
coli,
Enterobacter
cloacae
et divers isolats de Klebsiella.
Leurs
résultats ont montré que bien que plusieurs espèces de bactéries
intestinales soient épuisées à la suite d'attaques médiées par
le T6SS par V.
cholerae,
un sous-ensemble important y résiste. Concrètement, certaines
espèces intestinales de Klebsiella
se protègent contre les attaques T6SS de V.
cholerae
grâce à une capsule polysaccharidique caractéristique des
bactéries dites «encapsulées».
Parce
qu'il s'agit d'un dispositif de destruction très efficace, les
bactéries comme V.
cholerae
qui utilisent le T6SS ont également des moyens de se protéger pour
éviter l'auto-intoxication. Pour ce faire, les bactéries utilisant
le T6SS produisent des protéines immunitaires spécifiques qui
bloquent les effets toxiques du T6SS.
Mais
l'étude a révélé que certains membres du microbiote humain se
protègent eux-mêùes
des
attaques de
T6SS
sans emprunter la voie des immunité-protéines. Plus précisément,
l'étude a montré que
E.
cloacae,
lui-même un pathogène opportuniste, riposte en tuant d'abord V.
cholerae
avec ses propres armes T6SS supérieures.
«Ces
travaux nous fournissent de nouvelles informations sur le
comportement des communautés bactériennes au sein du microbiote
intestinal et sur la manière dont la défense contre l'intoxication
au T6SS pourrait aider les populations bactériennes à se défendre
contre les pathogènes envahissants»,
explique Mélanie
Blokesch. Mais elle souligne également que l'étude a été réalisée
in
vitro,
ce qui signifie que des études supplémentaires sont nécessaires si
nous voulons obtenir une image plus complète.
«Néanmoins,
nos travaux pourraient servir de point de départ pour concevoir de
manière rationnelle des souches probiotiques protégées par le T6SS
capables de restaurer des barrières de colonisation défectueuses ou
d'améliorer l'efficacité des barrières»,
concluent les auteurs.
Enfin,
Blokesch souligne la générosité des collègues qui ont partagé
des souches bactériennes pour cette étude. Elle souligne également
que tendre la main vers
de nouvelles
directions,
dont la biologie de Klebsiella,
auraient été beaucoup plus difficiles sans la merveilleuse
collaboration avec Olaya Rendueles et Eduardo Rocha à l'Institut
Pasteur de Paris.
«Plus
encore que le message scientifique, ce qui m'a le plus plu, c'est
l'aspect collaboratif (à l'intérieur et à l'extérieur du labo)
dans
cette
histoire»,
confirme Nicolas Flaugnatti, post-doc dans le groupe Blokesch et
premier auteur (partagé) de cette étude.
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