Les bactéries Nocives Se font passer pour des Globules Rouges pour Échapper au Système immunitaire

Même les cellules individuelles doivent parfois être des maîtres du déguisement.

Divers types de bactéries nocives, par exemple, se font passer pour des cellules humaines pour échapper au système immunitaire, recouvrant leurs surfaces de molécules qui ressemblent aux nôtres. L’astuce astucieuse donne efficacement aux agents pathogènes des « capes d’invisibilité », explique David Gonzalez, biochimiste et microbiologiste à l’Université de Californie à San Diego.

Maintenant, Gonzalez et son équipe ont découvert une nouvelle forme de ce mimétisme microbien particulièrement macabre. Pour éviter d’être étouffées par le système immunitaire, les bactéries responsables de l’angine streptococcique déchirent les globules rouges et s’habillent ensuite dans les débris, comme indiqué aujourd’hui dans la revue Cell Reports.

Lorsque cette stratégie fonctionne, les bactéries, appelées Streptocoques du groupe A (streptocoque du groupe A), restent cachées pendant qu’elles font des ravages sur le corps, montrent les expériences de souris de l’étude. Mais lorsqu’une protéine de la bactérie responsable du déguisement sanguin est extraite du génome du streptocoque, les microbes sont laissés exposés, ce qui permet au système immunitaire d’attaquer les agents pathogènes et de prévenir une infection potentiellement mortelle.

Comprendre la biologie derrière l’acte de disparition sanglante du streptocoque du groupe A pourrait aider à la recherche de nouveaux médicaments qui « débouchent les bactéries afin qu’elles puissent être efficacement éliminées ou tuées », explique Martina Sanderson-Smith, microbiologiste moléculaire à l’Université de Wollongong en Australie qui n’a pas participé à l’étude. « C’est un exemple de la science de la découverte à son meilleur. »

Parmi les agents pathogènes, le streptocoque du groupe A est en quelque sorte un couteau suisse. Ces microbes polyvalents peuvent coloniser la peau, la gorge, les organes génitaux et plus encore, et ils infectent des centaines de millions de personnes chaque année. De nombreuses infections ne progressent pas plus loin qu’une éruption cutanée gênante ou un mal de gorge, mais dans des circonstances plus graves, la bactérie peut menacer des vies avec des conditions telles que le rhumatisme articulaire aigu, le syndrome de choc toxique ou une maladie mangeuse de chair.

Un microbiologiste de l’Institut Max-Planck de biologie des infections prépare une colonie bactérienne de la souche Streptococcus pyogenes, l’espèce principale du streptocoque du groupe A, sur une plaque de gélose sanguine. (Wolfgang Kumm / Photo Alliance via Getty Images)

Bien qu’il existe des antibiotiques contre le streptocoque du groupe A, la résistance à certains médicaments augmente parmi les souches du monde entier et aucun vaccin n’est disponible dans le commerce. Selon Gonzalez, trouver de nouveaux traitements pour lutter contre ces agents pathogènes pourrait prévenir certains des plus de 500 000 décès qu’ils causent chaque année.

Une grande partie de la façon dont le streptocoque du groupe A parvient à déjouer les défenses de l’organisme reste mystérieuse. Pour mieux comprendre les voies insaisissables de la bactérie, Gonzalez et son laboratoire ont passé les dernières années à étudier la suite de molécules produites par l’agent pathogène lors de l’infection. Certaines de ces molécules adhèrent aux globules rouges, y compris une poignée de protéines qui peuvent déchirer les cellules en lambeaux.

Mais lorsque les chercheurs ont utilisé des nanoparticules recouvertes de morceaux de cellules sanguines comme appâts, ils ont pris une nouvelle protéine appelée protéine S. Au lieu de déchirer les cellules sanguines, cette molécule a permis aux bactéries de s’accrocher aux morceaux laissés.

Au début, la viscosité apparemment inoffensive de la protéine S a déconcerté Gonzalez et son équipe. Mais ils ont vite compris que cela pourrait permettre aux bactéries de passer comme les cellules mêmes qu’elles avaient détruites — l’équivalent microscopique des loups dans les vêtements des moutons.

La tromperie est une tactique inhabituelle, mais efficace, explique la co-première auteure Anaamika Campeau, biochimiste dans le laboratoire de Gonzalez. Pour cacher toutes les caractéristiques qui pourraient incriminer le streptocoque du groupe A en tant qu’envahisseurs étrangers, les microbes se plâtrent avec des morceaux de cellules que le système immunitaire voit tout le temps et sait ne pas attaquer, explique-t-elle. « Une fois que nous sommes arrivés à cette idée, tout s’est mis en place. »

L’interaction entre le streptocoque du groupe A et les globules rouges était si forte que les bactéries sont devenues cramoisies lorsqu’elles sont transformées en solutions de sang humain. Les cellules immunitaires, effondrées par le déguisement sanglant, n’ont en grande partie pas réussi à capturer et à tuer les envahisseurs potentiels.

Lorsque les chercheurs ont généré une souche mutante de la bactérie qui ne pouvait pas fabriquer la protéine S, cependant, elle a eu du mal à se déguiser, ne devenant que faiblement rose en présence de sang. Les agents pathogènes modifiés n’ont pas trompé les cellules immunitaires, qui ont rapidement englouti leurs cibles.

Le streptocoque normal du groupe A (à droite) devient rouge vif lorsqu’il est mélangé à des globules rouges, se déguisant en globules sanguins. Les protéines S manquantes du streptocoque du groupe A (milieu) ne sont que légèrement roses. Une souche avec de la protéine S ajoutée en arrière (à droite) semble normale. (Wierzbicki et coll. / Rapports de Cellules 2019)

Pour tester la puissance des effets évasifs de la protéine S, les chercheurs ont ensuite injecté chacune des deux souches bactériennes à des souris. Alors que presque tous les animaux infectés par le streptocoque typique du groupe A ont rapidement perdu du poids et sont morts, toutes les souris qui ont reçu les microbes mutants ont survécu et sont restées à une taille saine.

La différence était si frappante que, au début, Gonzalez et son équipe étaient certains d’avoir commis une erreur. Mais même avec plus que la dose mortelle de bactéries mutantes, dit-il, « les souris étaient toujours aussi heureuses que possible. »

Les microbes imitant les cellules hôtes ne sont pas une nouvelle astuce biologique, explique Tiara Pérez Morales, microbiologiste moléculaire à l’Université Bénédictine qui n’a pas participé à l’étude. Mais la nouvelle étude met une touche d’intrigue sur une vieille histoire. « Ils mettent un costume et prétendent qu’ils sont des globules rouges », dit-elle. « Je ne pense pas pouvoir penser à autre chose comme ça. »

La perte de protéine S ischio-jambiers si sévèrement les bactéries que la molécule pourrait être une cible attrayante pour de nouveaux médicaments à l’avenir, dit Sanderson-Smith. Bloquer l’activité de la protéine pendant l’infection laisserait essentiellement les bactéries dans le chamois, aidant les cellules immunitaires à identifier et à détruire les agents pathogènes.

Résumé graphique du streptocoque pathogène du groupe A camouflé sous forme de globules rouges. (Dorota Wierzbicki)

Gonzalez espère que les traitements à base de protéines S iront au-delà du simple démasquage du streptocoque du groupe A. Après avoir reçu une forte dose de la bactérie mutante, les souris ont commencé à produire des protéines immunitaires — une indication, dit-il, que la souche modifiée avait alerté le corps de sa présence sans lui causer de dommages graves. Les microbes, semblait-il, étaient devenus un vaccin vivant.

L’équipe a ensuite mené une dernière expérience, en dosant des souris avec la bactérie mutante ou une solution saline avant de les réinfecter avec un streptocoque normal du groupe A trois semaines plus tard. Alors que 90% des animaux ayant reçu une solution saline sont morts dans les dix jours, sept des huit souris qui avaient été exposées pour la première fois à la souche mutante ont réussi à s’en sortir.

« C’était excitant à voir », explique Pérez Morales, ajoutant que les résultats pourraient s’avérer particulièrement significatifs s’ils pouvaient être répétés chez d’autres membres du genre Streptococcus, qui comprend plusieurs autres agents pathogènes qui semblent également fabriquer la protéine S.

Mais Pérez Morales et Sanderson-Smith avertissent qu’il reste encore beaucoup à faire avant que la vaccination humaine puisse être envisagée. Les microbes et les cellules immunitaires avec lesquelles ils parentent sont extrêmement complexes et en constante évolution, et ce qui fonctionne chez la souris ne se traduit pas toujours chez l’homme. D’autres candidats vaccins se sont montrés prometteurs au fil des ans, mais ils ont rencontré plusieurs obstacles qui les ont tenus à l’écart de la clinique.

Pourtant, alors que la question de la résistance aux antibiotiques continue de gonfler dans le monde entier, cette étude souligne l’importance d’adopter de nouvelles approches thérapeutiques créatives. « Nous avons besoin d’alternatives », déclare Pérez Morales. « Nous ne pouvons pas continuer à nous attaquer à ce problème avec des antibiotiques. »

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