En raison d’une particularité anatomique, les femmes sont particulièrement sujettes aux infections des voies urinaires, près de la moitié d’entre elles en étant confrontées à un moment donné de leur vie.
Les scientifiques tentent depuis des décennies de comprendre comment les bactéries s’implantent chez des personnes par ailleurs en bonne santé, en examinant tout, depuis la manière dont les microbes se déplacent et adhèrent à l’intérieur de la vessie jusqu’à la manière dont ils déploient leurs toxines pour produire des symptômes inconfortables et souvent douloureux.
Recherche publié dans PNAS examine comment la bactérie Escherichia coli, ou E. coli, responsable de la plupart des infections urinaires, est capable d’utiliser les nutriments de l’hôte pour se reproduire à un rythme extraordinairement rapide pendant l’infection malgré l’environnement presque stérile de l’urine fraîche.
Les enquêteurs travaillant dans le laboratoire de Harry Mobley, Ph.D., à la faculté de médecine de l’Université du Michigan, ont commencé par examiner des souches mutantes qui n’étaient pas aussi efficaces pour se répliquer dans des modèles murins afin d’identifier les gènes bactériens susceptibles d’être importants pour établir une infection.
Ce faisant, ils ont identifié un groupe de gènes contrôlant les systèmes de transport comme étant essentiels.
« Lorsque les bactéries ont besoin de quelque chose pour se développer, par exemple un acide aminé, elles peuvent l’obtenir de deux manières », a expliqué Mobley, professeur distingué Frederick G. Novy de microbiologie et d’immunologie.
« Ils peuvent le fabriquer eux-mêmes ou le voler à leur hôte en utilisant ce que nous appelons un système de transport. »
Leur précédent criblage d’expression génique a révélé que près de 25 % des gènes bactériens étaient dédiés à des tactiques de réplication, notamment des systèmes de transport d’acides aminés spécifiques, qu’E. coli utilise pour introduire des milliers de molécules par seconde, a déclaré Mobley.
Le premier auteur Allyson Shea, Ph.D., ancien membre du laboratoire de Mobley et maintenant professeur adjoint de microbiologie et d’immunologie à l’Université de l’Alabama du Sud, a comparé une bibliothèque de protéines de transport d’E. coli avec d’autres espèces d’agents pathogènes des infections urinaires pour déterminer voir lesquels étaient importants pour l’infection. Elle a découvert qu’un type de transporteur appelé transporteur ABC (pour ATP-binding cassette) semblait être critique.
Puis en utilisant gélose pour organes fabriquée à partir des voies urinaires de souris, elle a confirmé que les transporteurs ABC étaient essentiels à l’infection. De nombreuses souches bactériennes dépourvues de ces systèmes d’importation de nutriments étaient défectueuses pour se développer sur la gélose des organes de la vessie et des reins.
« Il semble que les bactéries investissent dans ces systèmes de transport d’ATP coûteux en énergie afin d’avoir une plus grande affinité pour les sources d’énergie qui les intéressent », a déclaré Shea.
« Ces systèmes sont très, très efficaces pour amener les nutriments à l’intérieur de la cellule. »
Ces résultats, note Mobley, ouvrent la voie au développement de nouveaux traitements, ce qui est particulièrement important à une époque de résistance croissante aux antibiotiques.
« Si vous inhibez ces systèmes de transport, vous pourrez peut-être inhiber la croissance rapide de ces bactéries », a-t-il déclaré.
Cela ne sera pas facile, note Shea, car les bactéries ont développé plusieurs systèmes de sauvegarde pour cette classe importante de transporteurs.
« Ce qui est bien avec cette famille de liaison à l’ATP, c’est qu’ils possèdent tous une sous-unité de liaison à l’ATP qui donne au système de transport l’énergie dont il a besoin pour faire passer les nutriments à travers la membrane cellulaire. »
Cette sous-unité pourrait potentiellement être une cible pour rendre dysfonctionnelle toute la famille des transporteurs.
Même si cela ne remplacerait pas nécessairement les antibiotiques, dit-elle, cela pourrait ralentir la croissance, de sorte que les antibiotiques et le système immunitaire de l’hôte pourraient mieux arrêter les microbes.
Les autres auteurs incluent Valerie S. Forsyth, Jolie A. Stocki, Taylor J. Mitchell, Arwen E. Frick-Cheng, Sara N. Smith et Sicily L. Hardy.
Plus d’information:
Allyson E. Shea et al, Rôles émergents des transporteurs ABC en tant que facteurs de virulence chez Escherichia coli uropathogène, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2310693121