Le cytosquelette sert de rempart aux bactéries dans les cellules
Des chercheurs ont découvert une fonction jusqu'alors inconnue des septines dans la défense des cellules contre les dangereux agents pathogènes des hôpitaux
LesPseudomonas aeruginosa (P.a.) sont résistants à la plupart des antibiotiques et provoquent des infections potentiellement mortelles des plaies ou des poumons. L'espèce bactérienne P.a . dispose de tout un arsenal de stratégies pour échapper au système immunitaire et infecter les tissus. Des chercheurs travaillant avec le professeur Winfried Römer et le docteur Carsten Schwan de l'université de Fribourg et du pôle d'excellence CIBSS - Centre for Integrative Biological Signalling Studies - ont identifié un mécanisme de défense naturel, inconnu jusqu'alors, qui protège les cellules contre l'infection par Pseudomonas. L'étude a été publiée dans Cell Reports.
Combinaison de deux images de microscopie à fluorescence de la bactérie Pseudomonas aeruginosa (vert) infectant des cellules humaines. Les molécules de septine à l'intérieur des cellules (magenta) s'accumulent au contact de la bactérie.
Carsten Schwan/University of Freiburg
Pseudomonas aeruginosa pénètre également dans les cellules de manière ciblée
Entouré de nutriments et non détecté par le système immunitaire, l'intérieur d'une cellule est l'endroit idéal pour la reproduction des bactéries pathogènes. Pourtant, on a longtemps pensé qu'elles existaient pour l'essentiel à l'extérieur des cellules. "Depuis, il est clair que le tableau est plus complexe et que les bactéries ciblent les cellules qu'elles pénètrent", explique Römer. Grâce à la microscopie d'imagerie cellulaire en direct, on peut l'observer en laboratoire. Les bactéries s'approchent de la cellule et font des entailles dans sa membrane jusqu'à ce qu'elles soient complètement englouties par celle-ci.
Pseudomonas déclenche l'entaille de la membrane de la cellule en liant le facteur de virulence LecA à des molécules de sucre à la surface de la membrane. Les protéines qui se lient aux sucres sont courantes dans la nature et sont également observées sur d'autres bactéries et virus. La forte liaison entre la bactérie et la cellule hôte conduit la membrane cellulaire à se refermer comme une fermeture éclair autour de la bactérie - un processus que le groupe de travail de Römer examine depuis un certain temps.
"Nous nous sommes maintenant délibérément concentrés sur le rôle des septines dans l'infection par Pseudomonas ", explique M. Schwan, décrivant l'objectif de l'étude actuelle. "On sait que d'autres bactéries manipulent les septines des cellules hôtes et peuvent les exploiter pour faciliter leur pénétration. Mais en même temps, les septines peuvent aussi encapsuler les bactéries qui ont déjà pénétré et induire leur liquidation, elles ont donc une fonction ambivalente dans les infections", poursuit Schwan. Les septines font partie du cytosquelette et servent d'élément structurel clé semblable à un échafaudage modulaire qui peut être assemblé et désassemblé de manière flexible. Elles jouent aussi fréquemment un rôle, précisément lorsque des membranes courbes sont impliquées.
La liaison de LecA est suffisante pour induire l'accumulation de septine
Dans leur dernière étude, les chercheurs ont utilisé des cellules pulmonaires humaines qu'ils ont infectées avec Pseudomonas aeruginosa en laboratoire. Ils ont constaté que la fixation de la bactérie entraînait l'accumulation de septines sur le site en quelques secondes ou minutes. Si les bactéries ne parvenaient pas à pénétrer, l'accumulation se dissolvait à nouveau rapidement. Les chercheurs ont également pu observer cet effet lorsqu'au lieu de bactéries, de petites billes de polymère recouvertes de LecA ont été administrées aux cellules. Cela a montré que la liaison par LecA était suffisante pour induire l'accumulation de septine.
"Nous nous attendions à ce que les Pseudomonas souhaitent cette accumulation de septines et qu'elle les aide pendant l'infection, comme c'est le cas pour d'autres types de bactéries", ajoute Schwan. Au lieu de cela, ils ont constaté que deux fois plus de bactéries pouvaient pénétrer lorsque les chercheurs éliminaient certaines des septines. "Nous avons d'abord été surpris par ces résultats, mais nous pensons maintenant qu'il ne s'agit pas d'un cas isolé. Il se pourrait que les septines jouent également un rôle protecteur auprès de nombreux autres agents pathogènes", conclut-il.
Une base pour le développement de médicaments contre les bactéries résistantes aux antibiotiques
Les chercheurs ont pu mesurer la force de la barrière de septines dans d'autres expériences. Pour ce faire, ils ont attaché le modèle bactérien minimal au cantilever d'un microscope à force atomique (AFM), qui permet de mesurer la force des plus petites indentations et résistances sur les surfaces. Les chercheurs ont découvert que la membrane cellulaire était nettement plus rigide localement lorsque les billes de polymère étaient recouvertes de LecA et de septine accumulée.
"C'est un effet énorme si l'on considère qu'au cours du processus d'infection, de nombreuses molécules différentes sont impliquées. Pour qu'une intervention ait un impact aussi important, il faut souvent inhiber plusieurs facteurs, car sinon, des compensations sont effectuées", explique Römer. Il poursuit : "Cela prouve que les septines jouent vraiment un rôle important dans la prévention des infections ici." Les chercheurs ont maintenant l'intention de poursuivre leurs recherches sur les lectines et les septines. Une meilleure compréhension de ces protéines pourrait aider à trouver des points d'attaque pour les médicaments destinés à prévenir les infections par des bactéries résistantes aux antibiotiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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