Les bactéries de la maladie de Crohn profitent des attaques pour tolérer les antibiotiques
Publié par Adrien le 20/11/2019 à 14:00
Source: CNRS INSB
Dans une étude publiée dans la revue PLOS Pathogens, les chercheurs ont observé que les bactéries Escherichia coli associées à la maladie de Crohn enclenchent de multiples réponses aux stress pour survivre et se multiplier dans les macrophages ou globules blancs. La croissance dans cet environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...) hostile confère à ces bactéries une forte tolérance aux antibiotiques.

La maladie de Crohn (La maladie de Crohn est une maladie inflammatoire chronique de l'ensemble du tube digestif, suspectée d'être de nature auto-immune.) est une maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) chronique qui provoque une inflammation (Une inflammation est une réaction de défense immunitaire stéréotypée du corps à une agression : infection, brûlure, allergie…) et une irritation du tube digestif. La maladie se caractérise par un déséquilibre du microbiome intestinal. En particulier, des souches d'Escherichia coli adhérentes invasives (AIEC) apparaissent dans la flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace géographique ou un écosystème déterminé (par opposition...) et ont été impliquées dans la maladie. Les AIEC colonisent les cellules intestinales, survivent et se répliquent dans les macrophages. Les AIEC sont des pathogènes intracellulaires originaux, ils ne semblent pas agresser leur cellule hôtes ni essayer d'échapper à l'arsenal que le macrophage met en place pour les tuer. Ils résident dans une vacuole toxique dont la fonction est de détruire bactéries, virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous...) ou cellules endommagées.


Macrophages infectés par la bactérie adhérente invasive AIEC LF82. Vingt-quatre heures (L'heure est une unité de mesure  :) après l'infection les AIEC ont formé des foyers réplicatifs (jaune) ou sont restées non réplicatives (rouges) à l'intérieur des macrophages. Le noyau des macrophages est coloré en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à...) et son cytosquelette d'actine en blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que l'on en donne parfois :...).
© Olivier Espéli

Dans cette étude, les chercheurs démontrent que la souche AIEC LF82, lorsqu'elle est phagocytée par les macrophages, passe rapidement d'un état réplicatif à un état non réplicatif. Ce changement de phénotype résulte d'une réponse au stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes...) appelée réponse stringente. Dans cet état de "semi-dormance", les bactéries deviennent tolérantes aux stress produits par le macrophage et une petite portion devient également tolérante aux antibiotiques. La tolérance a un antibiotique (Un antibiotique (du grec anti : « contre », et bios : « la vie ») est une molécule qui détruit ou bloque la...) n'est pas une résistance, il n'y a pas d'acquisitions de mutations ou de gènes qui confèrent la résistance, c'est simplement un état physiologique des bactéries pour lesquels de nombreux antibiotiques sont inopérants.

Environ 10 heures plus tard, certaines bactéries font le changement inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...) et redeviennent réplicatives, contribuant alors à augmenter la population bactérienne. Les bactéries qui redémarrent alors leur cycle cellulaire ont de grandes chances de mourir car elles ont accumulé des lésions, notamment sur leur ADN mais cette deuxième phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de l'infection permet toutefois d'augmenter sensiblement la population bactérienne et de créer des foyers contenants plusieurs dizaines de bactéries dans un macrophage. Cette deuxième phase a aussi pour effet d'augmenter la proportion de LF82 tolérantes aux antibiotiques jusqu'à 10 % de la population. En effet la croissance, dans ses conditions, qui restent stressantes, génère de nouvelles bactéries non réplicatives et éventuellement tolérantes aux antibiotiques. Les chercheurs ont observé que cette phase de réplication ne se produit pas lorsque des bactéries commensales ont été phagocytées par le macrophage, elle est caractéristique de LF82 et vraisemblablement de nombreuses AIEC. Les chercheurs ont pu modéliser ce processus infectieux et ainsi évaluer quantitativement la contribution de chaque étape pour la survie et la prolifération de LF82. Ces modèles suggèrent que, si les macrophages deviennent plus agressifs, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) d'une population intracellulaire de LF82 peut rapidement passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) sous la forme de bactéries non réplicatives et donc potentiellement tolérantes aux antibiotiques. Cela suggère qu'un réservoir de bactéries tolérantes aux antibiotiques et non réplicatives pourrait être responsable de la survie à long terme dans l'hôte ainsi que des infections récurrentes.

Pour en savoir plus:
The Crohn's disease-associated Escherichia coli strain LF82 relies on SOS and stringent responses to survive, multiply and tolerate antibiotics within macrophages.
Demarre G, Prudent V, Schenk H, Rousseau E, Bringer MA, Barnich N, Tran Van Nhieu G, Rimsky S, De Monte S, Espéli O.
PLoS Pathog. 2019 Nov 14;15(11):e1008123. doi: 10.1371/journal.ppat.1008123. eCollection 2019 Nov.
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