Un champignon invasif qui colonise la peau des chauves-souris en hibernation avec des conséquences mortelles est un envahisseur furtif qui utilise de multiples stratégies pour s’infiltrer dans les cellules cutanées des petits mammifères et les manipuler discrètement pour favoriser sa propre survie. Le champignon, responsable du syndrome du museau blanc, a dévasté plusieurs espèces d’Amérique du Nord au cours des 18 dernières années.
Les scientifiques ont beaucoup appris sur le champignon Pseudogymnoascus destructans depuis sa première découverte dans une grotte de New York en 2006, notamment sur ses zones de prolifération, sa répartition et ses caractéristiques cliniques. Mais la manière exacte dont le champignon déclenche son infection reste une « boîte noire – un grand mystère », explique Bruce Klein, professeur de pédiatrie, de médecine, de microbiologie médicale et d’immunologie à l’Université du Wisconsin-Madison.
Ce manque de compréhension a rendu difficile le développement de contre-mesures pour traiter ou prévenir les infections.
Aujourd’hui, Klein et Marcos Isidoro-Ayza, doctorant au laboratoire de Klein, ont pu pour la première fois étudier en détail comment le champignon pénètre et détourne secrètement des cellules appelées kératinocytes à la surface de la peau des chauves-souris.
L’exploit est détaillé dans le numéro du 11 juillet 2024 de Science.
Les chercheurs ont découvert que P. destructans utilise les cellules infectées comme refuge et empêche les cellules de mourir, ce qui à son tour contrecarre le système immunitaire des chauves-souris et permet à l’envahisseur microbien de continuer à se développer et de se glisser dans davantage de cellules.
Pour ce faire, Klein et Isidoro-Ayza ont créé la toute première lignée de kératinocytes à partir de la peau d’une petite chauve-souris brune. Ils ont également réussi à reproduire les conditions d’hibernation, caractérisées par de fortes fluctuations de la température corporelle qui accompagnent les périodes de torpeur (lorsque le métabolisme de l’animal ralentit et que la température corporelle baisse) et d’éveil.
Ceci est crucial pour comprendre les infections à P. destructans car le champignon frileux prend pied pendant les conditions froides de torpeur et est capable de persister pendant l’éveil, lorsque la température corporelle des chauves-souris augmente.
Klein et Isidoro-Ayza ont déjà identifié comment le champignon parvient à pénétrer furtivement dans les cellules : en s’appropriant une protéine de leur surface appelée récepteur du facteur de croissance épidermique, ou EGFR. Des mutations dans ce même récepteur dans les cellules humaines sont à l’origine de certains cancers du poumon, et ces cancers sont traités avec un médicament existant appelé gefitinib, ce qui ouvre la possibilité de l’utiliser pour traiter ou prévenir le syndrome du nez blanc.
« Il est remarquable de constater que lorsque nous avons inhibé le récepteur avec ce médicament, nous avons stoppé l’infection », explique Isidoro-Ayza. « Il s’agit d’un médicament approuvé par la FDA qui pourrait potentiellement être utilisé à l’avenir pour le traitement des espèces de chauves-souris sensibles. »
Bien que le rôle précis de l’EGFR dans l’infection ne soit pas encore complètement clair, Klein et Isidoro-Ayza ont beaucoup appris sur le fonctionnement du champignon.
La pénétration initiale du champignon se produit pendant la torpeur, lorsque le système immunitaire des chauves-souris est en sommeil et que leur température corporelle est dans une plage idéale pour la germination et la croissance du P. destructans. Pendant la torpeur, le champignon pénètre dans les cellules de la peau des chauves-souris avec ses hyphes (de fins filaments à travers lesquels il se développe et recueille des nutriments) sans briser les membranes des cellules. Cela déclencherait la mort des cellules et exposerait le champignon au système immunitaire des chauves-souris.
Klein et Isidoro-Ayza ont également découvert que le champignon utilise de multiples stratégies qui lui permettent de poursuivre son invasion pendant les périodes d’éveil, malgré la température corporelle plus élevée des chauves-souris et leur système immunitaire réactivé.
Tout d’abord, pendant les périodes d’éveil, le champignon manipule les cellules pour qu’elles l’engloutissent dans un processus appelé endocytose, plutôt que d’utiliser ses hyphes pour pénétrer la cellule.
Deuxièmement, ils ont découvert que les spores du champignon – des particules microscopiques grâce auxquelles il se reproduit – sont recouvertes d’une couche de mélanine qui les protège des stratégies des cellules pour tuer les microbes envahisseurs.
« Cela permet à la spore de survivre à cette période d’éveil, et lorsque la chauve-souris retourne en torpeur, les spores à l’intérieur de ses cellules recommencent à germer et continuent de coloniser la peau », explique Isidoro-Ayza, qui est étudiant au programme d’études supérieures en sciences biomédicales comparées de l’École de médecine vétérinaire de l’UW-Madison.
La stratégie d’infection finale de P. destructans consiste à bloquer l’apoptose, également connue sous le nom de mort cellulaire programmée, qui est un mécanisme de défense utilisé par les cellules pour exposer les agents pathogènes afin que les cellules immunitaires puissent les éliminer et les détruire.
« En ne tuant pas les cellules, le champignon peut persister dans les tissus et pénétrer dans les couches plus profondes de la peau », explique Isidoro-Ayza.
Grâce à ces nouvelles connaissances, les chercheurs espèrent que des traitements et un vaccin potentiel sont sur le point de devenir réalité.
Ces résultats ne sont qu’un des fruits d’une collaboration entre Klein et Isidoro-Ayza et des scientifiques du US Fish and Wildlife Service et du National Wildlife Health Center de l’US Geological Survey à Madison.
Cette recherche est précieuse non seulement pour la conservation des chauves-souris, qui offrent de nombreux avantages, notamment en tant que pollinisatrices et prédatrices d’insectes, mais aussi parce que les agents pathogènes fongiques constituent un problème croissant pour de nombreuses espèces.
« Certaines maladies fongiques provoquent des épidémies et des pandémies chez différents types d’organismes, notamment les plantes, les invertébrés, les amphibiens, les reptiles et les chauves-souris », explique Isidoro-Ayza. « Ainsi, tout mécanisme que nous découvrirons ou que nous comprendrons mieux dans cette maladie pourrait également avoir des répercussions sur la conservation d’autres espèces. »
Plus d’information:
Marcos Isidoro-Ayza et al, Stratégies pathogènes de Pseudogymnoascus destructans pendant la torpeur et l’éveil des chauves-souris en hibernation, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn5606