Les mycobactéries sont un groupe de bactéries pathogènes qui causent des maladies comme la lèpre et la tuberculose chez l’homme. Maintenant, une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Université d’Hiroshima révèle que les mycobactéries sont associées aux globules rouges sur les sites d’infection pulmonaire, une interaction qui a échappé à l’avis scientifique pendant 140 ans depuis la découverte de l’organisme responsable de la tuberculose.
La nouvelle recherche, publiée le 16 mars dans Spectre microbiologiquea mis en lumière l’interaction des mycobactéries avec les globules rouges et son rôle dans les maladies pulmonaires.
Découverte de mycobactéries
En 1882, le médecin allemand Robert Koch a isolé l’agent pathogène responsable de la tuberculose (TB), une bactérie appelée plus tard Mycobacterium tuberculosis. Son travail a validé les preuves antérieures du médecin français Jean-Antoine Villemin selon lesquelles la tuberculose était transmissible. Alors que l’utilisation de la streptomycine pour traiter la tuberculose attendrait encore 65 ans, la découverte par Koch du coupable bactérien a ouvert la voie à son traitement.
On sait maintenant que M. tuberculosis et d’autres mycobactéries impliquées dans les maladies pulmonaires vivent dans les macrophages, des globules blancs qui engloutissent et tuent les agents pathogènes. Les mycobactéries apparaissent dans le sang et les expectorations des patients malades. Selon l’auteur principal de l’étude et professeur agrégé, Yukiko Nishiuchi, « les mycobactéries pathogènes, telles que Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. Hominissuis (MAH) et Mycobacterium intracellulare, provoquent des infections pulmonaires en tant que parasites intracellulaires des macrophages. » Les mycobactéries se développent à l’intérieur des macrophages.
Les globules rouges, bien qu’ils se trouvent également dans les crachats des patients tuberculeux, n’ont pas été spécifiquement étudiés dans la progression de la maladie.
Étudier le rôle des globules rouges
Les chercheurs ont obtenu des échantillons de tissus pulmonaires de cinq souris infectées par deux espèces de mycobactéries, M. avium et M. intracellulare, ainsi que d’un patient humain atteint d’une infection par MAH. L’examen microscopique a révélé que les globules rouges étaient colocalisés avec des mycobactéries dans les vaisseaux capillaires et les granulomes (agrégats de cellules immunitaires) de souris et de tissus pulmonaires humains.
Pour évaluer la relation entre les mycobactéries et les globules rouges humains, les chercheurs ont surveillé leur croissance avec et sans les globules sanguins. Ils ont découvert que le MAH augmentait davantage en présence de globules rouges, se multipliant à un rythme dépendant de la concentration en globules rouges. Leur croissance exponentielle était encore plus rapide que la croissance du MAH à l’intérieur des macrophages. « Ces résultats démontrent que les érythrocytes ont favorisé la croissance vigoureuse de MAH », déclare Nishiuchi.
En outre, l’étude a révélé que les macrophages, généralement ciblés comme hôtes parasites par les mycobactéries, engloutissaient préférentiellement les globules rouges avec MAH attaché. La liaison du MAH aux globules rouges peut avoir provoqué la libération d’énergie sous forme d’ATP, qui a ensuite stimulé les macrophages pour engloutir les cellules infectées.
Implications pour la santé humaine
Les résultats ont montré que les mycobactéries pathogènes se fixent aux globules rouges humains, puis capitalisent sur la relation pour se multiplier. Des mycobactéries avaient déjà été trouvées à l’extérieur des macrophages sur les sites d’infection ; les nouvelles découvertes suggèrent que la présence de ces mycobactéries extracellulaires pourrait être le résultat de la relation avec les globules rouges.
Alors que les globules rouges sont surtout connus pour leur rôle dans le transport de l’oxygène entre les poumons et les tissus, ils jouent également deux rôles dans les infections mycobactériennes. Ils jouent un rôle défensif contre les infections en capturant les agents pathogènes et en les transférant aux macrophages du foie et de la rate pour les éliminer. Cette étude montre que les globules rouges peuvent également être ciblés comme cellules hôtes pour les mycobactéries.
La façon dont ces rôles jouent pourrait déterminer le résultat d’une infection. Si le rôle de défense des globules rouges se déroule bien, la tuberculose ou une autre maladie mycobactérienne est maîtrisée. Mais les globules rouges submergés par une attaque de mycobactéries peuvent aider à les propager dans tout le corps.
Prochaines étapes
Les auteurs de l’étude espèrent identifier le facteur d’adhésion sur la mycobactérie qui lui permet de se coller aux globules rouges. Le mécanisme de collage peut contenir des indices sur la façon dont les mycobactéries, généralement parasites à l’intérieur des macrophages, peuvent également se développer à l’extérieur des cellules. Dit Nishiuchi, « Notre recherche changera le bon sens conventionnel selon lequel » les mycobactéries se développent de manière intracellulaire « . Leur objectif est de contribuer au développement de nouvelles thérapies en comprenant mieux comment les mycobactéries pathogènes naviguent dans les systèmes de défense de l’hôte pour se propager.
Yukiko Nishiuchi et al, L’attachement direct avec les érythrocytes augmente la croissance extracellulaire des mycobactéries pathogènes, Spectre microbiologique (2022). DOI : 10.1128/spectre.02454-21