Une nouvelle stratégie de résistance chez les bactéries pathogènes

Publié par Adrien le 29/11/2020 à 09:00
Source: CEA IRIG

© Dr_Microbe
Des chercheurs de l'Irig ont mis en évidence une sous-population de bactéries "evaders" résistante à l'action lytique du complément. Ces cellules rares sont génétiquement identiques au reste de la population sensible au complément, et développent une nouvelle stratégie leur permettant de perdurer dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...) et de se disséminer dans l'organisme, notamment en l'absence de traitements antibiotiques efficaces.

Pseudomonas aeruginosa (Pa) est une bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) à Gram négatif (Les bactéries à gram négatif sont mises en évidence par une technique de coloration appelée...) considérée comme pathogène (Le terme pathogène (du grec παθογ?νεια !...) opportuniste, principalement retrouvée chez les patients immunodéprimés ou atteints de mucoviscidose (La mucoviscidose (pour « maladie des mucus visqueux » en français) ou...). Pa est une cause majeure d'infections nosocomiales à l'origine de pathologies pulmonaires et urinaires, mais est également fréquemment isolée à partir du sang de patients atteints de bactériémies. Les infections sanguines causées par ce pathogène sont particulièrement mortelles par rapport aux septicémies associées à d'autres espèces bactériennes. Une fois entré dans la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...), Pa doit faire face au système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...) inné du sang. Cependant les stratégies employées par ce pathogène afin de résister au système du complément et aux cellules phagocytaires n'ont jamais été étudiées dans le sang total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...).

Grâce à l'étude de la survie d'une collection de six souches de Pa dans le sang total humain, des chercheurs de l'Irig ont montré que la résistance à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) microbicide du complément constitue le principal moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) de la survie bactérienne. Les chercheurs ont également découvert que les bactéries sensibles au complément étaient capables d'éviter une éradication totale, grâce à la formation d'une sous-population dite "evaders" résistante à l'action lytique du complément. Suivant la souche étudiée, ces "evaders" représentent entre 0,0001 et 0,01 % de la population initiale. Ces cellules rares ont également été observées dans d'autres bactéries pathogènes opportunistes comme Acinetobacter baumannii, Burkholderia multivorans, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Yersinia enterocolitica. Bien que génétiquement identiques au reste de la population sensible au complément, ces "evaders" développent une nouvelle stratégie leur permettant de perdurer dans le sang et ainsi de disséminer dans l'organisme, notamment en l'absence de traitements antibiotiques efficaces.

Les chercheurs ont de plus été en mesure d'identifier de nouveaux facteurs bactériens impliqués dans l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre Pa et le système du complément. Ils ont observé que des bactéries incapables de synthétiser certaines molécules essentielles comme la biotine (une vitamine) et les purines (constituant de bases des acides nucléiques) survivent mieux dans le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...) que la souche parentale. Ils ont également identifié un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) contigu de trois gènes (un opéron) dont les produits sont prédits comme étant localisés à la membrane de Pa. La surexpression des protéines de cet opéron confère à la bactérie une survie accrue dans le plasma d'un facteur 1 000 par rapport à la souche sauvage, et induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) une surproduction des alginates chez cette dernière, suggérant l'existence d'une interaction complexe entre la membrane bactérienne, la sécrétion d'exopolysacharides et l'action lytique du complément.


Deux mécanismes peuvent expliquer l'apparition des "evaders":

- mécanisme aléatoire: aléatoirement, les bactéries subissent des modifications épigénétiques/phénotypiques dont certaines les prédisposent à une résistance accrue au stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général...) induit par le système du complément (bactérie rouge). Quand le stress est appliqué, toutes les bactéries sauf celles ayant acquis ce phénotype particulier, sont éliminées. Lorsque le stress est supprimé, ces variants phénotypes se divisent et génèrent une population identique à la population de départ composée majoritairement de bactéries sensibles et d'une faible proportion d'"evaders".

- mécanisme déclenchée par le stress: l'application du stress par le système du complément induit l'apparition de modifications phénotypiques conduisant à une résistance accrue à ce stress. Toutes les bactéries, sauf celles ayant acquis ce phénotype particulier, sont éliminées lorsque le stress est appliqué. Quand le stress est supprimé, ces variants phénotypes se divisent et génèrent une population identique à la population de départ, à savoir dépourvue d'"evaders".

Note:

Le système du complément est un mécanisme de défense composé d'environ 35 protéines et faisant partie de l'immunité innée. Il agit soit par lyse bactérienne directe, soit par opsonophagocytose (phagocytose augmentée par le dépôt de l'osponine C3b à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) du pathogène puis prise en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) par des récepteurs spécialisés sur les cellules phagocytaires). L'action du complément contribue également à stimuler l'inflammation (Une inflammation est une réaction de défense immunitaire stéréotypée du...) par production des protéines C3a et C5a.

Les alginates sont des polysaccharides et constituent un composant important des biofilms produits par certaines bactéries pour se protéger ; biofilms très résistants aux antibiotiques et aux globules blancs.

Collaboration avec l'Université Libre de Bruxelles (L’Université libre de Bruxelles (ULB) est une université belge francophone.), Department of Molecular Biology, Cellular & Molecular Microbiology, avec le Centre Hospitalier Universitaire (Un centre hospitalier universitaire (CHU) est un hôpital lié à une université,...) Grenoble Alpes, Laboratoire de bactériologie-Hygiène hospitalière, et avec le laboratoire TIMC-Imag, Grenoble INP.

Références:
Pont S, Fraikin N, Caspar Y, Van Melderen L, Attrée I and Cretin F
Bacterial behavior in human blood reveals complement evaders with persister-like features.
PLOS Pathogens, 2020.
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