Votre bouche est une interface cruciale entre le monde extérieur et l’intérieur de votre corps. Tout ce que vous respirez, mâchez ou buvez interagit avec votre cavité buccale – les protéines et les microbes, y compris les microbes qui peuvent nous nuire. Lorsque les choses tournent mal, le résultat peut varier de léger, comme la mauvaise haleine, à grave, comme la carie dentaire et gingivale, à des effets plus graves dans l’intestin et d’autres parties du corps.
Même si le microbiome buccal joue un rôle essentiel en tant que défense de première ligne pour la santé et les maladies humaines, nous en savons encore très peu sur les subtilités des interactions hôte-microbe dans l’environnement physiologique complexe de la bouche ; une meilleure compréhension de ces interactions est essentielle au développement de traitements pour les maladies humaines.
Dans une étude récente publiée dans PNAS, une équipe de scientifiques du MIT et d’ailleurs a révélé que l’une des protéines les plus abondantes trouvées dans notre salive se lie à la surface de certains microbes trouvés dans la bouche. Les résultats ont mis en lumière le rôle joué par les protéines salivaires et le mucus dans le maintien du microbiome de la cavité buccale.
La collaboration a impliqué des membres des laboratoires de Barbara Imperiali du département de biologie du MIT et de Laura Kiessling du département de chimie du MIT, ainsi que les groupes de Stefan Ruhl de l’Université de Buffalo School of Dental Medicine et de Catherine Grimes de l’Université de Delaware.
Les travaux portent sur une protéine abondante de la cavité buccale appelée zymogen granule protein 16 homolog B (ZG16B). Trouver les partenaires d’interaction de ZG16B et mieux comprendre sa fonction étaient les principaux objectifs du projet. Pour ce faire, Soumi Ghosh, post-doctorant au laboratoire Imperiali, et ses collègues ont conçu ZG16B pour ajouter des balises reporter telles que des fluorophores. Ils ont appelé ces protéines modifiées « sondes d’analyse des glycanes microbiens (mGAP) » car elles leur permettaient d’identifier les partenaires de liaison de ZG16B à l’aide de méthodes complémentaires. Ils ont appliqué les sondes à des échantillons de microbiomes oraux sains pour identifier les microbes cibles et les partenaires de liaison.
Les résultats les ont enthousiasmés.
« ZG16B ne s’est pas contenté de se lier à des bactéries aléatoires. Il était très concentré sur certaines espèces, y compris une bactérie commensale appelée Streptococcus vestibularis », explique Ghosh, qui est le premier auteur de l’article.
Les bactéries commensales se trouvent dans un microbiome normal et sain et ne causent pas de maladie.
En utilisant les mGAP, l’équipe a montré que le ZG16B se lie aux polysaccharides de la paroi cellulaire de la bactérie, ce qui indique que le ZG16B est une lectine, une protéine liant les glucides. En général, les lectines sont responsables des interactions cellule-cellule, des voies de signalisation et de certaines réponses immunitaires innées contre les agents pathogènes. « C’est la première fois qu’il est prouvé expérimentalement que le ZG16B agit comme une lectine car il se lie aux glucides à la surface ou à la paroi cellulaire des bactéries », souligne Ghosh.
Il a également été démontré que ZG16B recrute la mucine 7 (MUC7), une glycoprotéine salivaire dans la cavité buccale, et ensemble, les résultats suggèrent que ZG16B peut aider à maintenir un équilibre sain dans le microbiome buccal en formant un complexe avec MUC7 et certaines bactéries. Les résultats indiquent que ZG16B régule l’abondance des bactéries en empêchant la prolifération par agglutination lorsque les bactéries dépassent un certain niveau de croissance.
« Le ZG16B semble donc fonctionner comme un chaînon manquant dans le système ; il se lie à différents types de glycanes – les glycanes microbiens et les glycanes de la mucine – et, en fin de compte, maintient un équilibre sain dans notre cavité buccale », explique Ghosh.
Des travaux supplémentaires avec cette sonde et des échantillons de microbiome oral de sujets sains et malades pourraient également révéler l’importance de la lectine pour la santé et les maladies bucco-dentaires.
L’attention actuelle se concentre sur le développement et l’application de mGAP supplémentaires basés sur d’autres lectines humaines, telles que celles trouvées dans le sérum, le foie et l’intestin pour révéler leurs spécificités de liaison et leurs rôles dans les interactions hôte-microbe.
« Les recherches menées dans le cadre de cette collaboration illustrent le type de synergie qui m’a rendu enthousiaste à l’idée de passer au MIT il y a cinq ans », déclare Kiessling. « J’ai pu travailler avec des scientifiques exceptionnels qui partagent mon intérêt pour la chimie et la biologie des glucides. »
Kiessling et Imperiali, tous deux auteurs principaux de l’article, ont proposé le terme pour les sondes qu’ils créent : « mGAPS pour combler les lacunes » dans notre compréhension du rôle des lectines dans le microbiome humain, selon Ghosh.
« Si nous voulons développer des thérapies contre les infections bactériennes, nous avons besoin d’une meilleure compréhension des interactions hôte-microbe », explique Ghosh. « L’importance de notre étude est de prouver que nous pouvons fabriquer de très bonnes sondes pour les glycanes microbiens, découvrir leur importance dans la défense de première ligne du système immunitaire et, finalement, proposer une approche thérapeutique de la maladie. »
Plus d’information:
Soumi Ghosh et al, la lectine orale humaine ZG16B agit comme une sonde polysaccharidique de la paroi cellulaire pour décoder les interactions hôte-microbe avec les commensaux oraux, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2216304120
Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement au MIT.