Croissance et compétition de V. cholerae sur les 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. 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 en 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 V. cholerae Est-ce que. En 2015, des chercheurs dirigés par le 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 à mesure qu’il grandit 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 du T6SS actif prêt pour la compétition. V. cholerae, dit Blokesch.
Pièces manquantes du puzzle
Des études antérieures ont montré que les agents 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 agents 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 n’ont pas le microbiome mature avec lequel V. cholerae interagit dès qu’il commence à coloniser l’intestin.
Parallèlement, de nombreuses études ont montré que résister à la colonisation par V. cholerae et d’autres bactéries infectieuses dépendent 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 en Communication Nature, le groupe de Blokesch a maintenant examiné la manière 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 Klebsiella isole.
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 lui résiste. Plus précisément, certains Klebsiella les espèces intestinales se protègent contre les attaques T6SS de V. cholerae avec 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 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 des attaques T6SS sans emprunter la voie des protéines immunité. Plus précisément, l’étude a montré que E. cloacae – lui-même un agent pathogène opportuniste – riposte en tuant V. cholerae d’abord avec son propre armement T6SS supérieur.
«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 agents pathogènes envahissants», explique Melanie 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 s’ouvrir à de nouvelles directions, y compris Klebsiella biologie, aurait été beaucoup plus difficile 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) de l’histoire », confirme Nicolas Flaugnatti, post-doctorant dans le groupe Blokesch et premier auteur (partagé) de cette étude.
Référence : « Les protéobactéries intestinales commensales humaines résistent aux attaques de sécrétion de type VI par des mécanismes indépendants des protéines immunitaires » par Nicolas Flaugnatti, Sandrine Isaac, Leonardo F. Lemos Rocha, Sandrine Stutzmann, Olaya Rendueles, Candice Stoudmann, Nina Vesel, Marc Garcia-Garcera, Amandine Buffet, Thibault G. Sana, Eduardo PC Rocha, Melanie Blokesch, 1er octobre 2021, Communication Nature.
DOI : 10.1038/s41467-021-26041-0
Liste des contributeurs
- Laboratoire de Microbiologie Moléculaire à l’EPFL
- Institut de santé mondiale de l’EPFL
- Institut Pasteur, CNRS
- Université de Lausanne Département de Microbiologie Fondamentale
