Le monde est rempli de minuscules créatures qui nous trouvent délicieux. Les bactéries et les virus sont les méchants évidents, moteurs de pandémies mondiales mortelles et d’infections gênantes. Mais les agents pathogènes avec lesquels nous n’avons pas eu à compter autant – pour le moment – sont les champignons.
Les champignons pathogènes (Candida, Aspergillus, Cryptococcus et autres) sont des tueurs notoires de personnes immunodéprimées. Mais pour la plupart, les personnes en bonne santé n’ont pas eu à s’en soucier, et la grande majorité des champignons potentiellement pathogènes de la planète ne supportent pas bien la chaleur de notre corps.
Mais tout cela est peut-être sur le point de changer.
Une nouvelle étude de la Duke University School of Medicine révèle que les températures élevées amènent un champignon pathogène connu sous le nom de Cryptococcus deneoformans à transformer ses réponses adaptatives en overdrive. Cela augmente son nombre de changements génétiques, dont certains pourraient vraisemblablement conduire à une plus grande résistance à la chaleur, et d’autres peut-être à un plus grand potentiel pathogène.
Plus précisément, une chaleur plus élevée fait que davantage d’éléments transposables du champignon, ou gènes sauteurs, se lèvent et se déplacent dans l’ADN fongique, entraînant des changements dans la façon dont ses gènes sont utilisés et régulés. Les conclusions sont parues le 20 janvier dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
« Ces éléments mobiles sont susceptibles de contribuer à l’adaptation dans l’environnement et lors d’une infection », a déclaré la chercheuse postdoctorale Asiya Gusa Ph.D. de génétique moléculaire et de microbiologie à la Duke School of Medicine. « Cela pourrait se produire encore plus rapidement car le stress thermique accélère le nombre de mutations qui se produisent. »
Cela peut sonner une cloche auprès des téléspectateurs de la nouvelle série HBO « The Last of Us », où un paysage d’enfer dystopique est précipité par un champignon adapté à la chaleur qui s’empare des humains et les transforme en zombies. « C’est exactement le genre de chose dont je parle, moins la partie zombie », a déclaré Gusa qui vient de regarder le premier épisode et qui rejoindra la faculté de Duke en tant que professeur adjoint plus tard cette année.
« Ce ne sont pas des maladies infectieuses au sens transmissibles ; nous ne nous transmettons pas de champignons les uns aux autres », a déclaré Gusa. « Mais les spores sont dans l’air. Nous respirons tout le temps des spores de champignons et notre système immunitaire est équipé pour les combattre. »
Les spores fongiques sont généralement plus grosses que les virus, donc votre stock existant de masques faciaux contre le COVID serait probablement suffisant pour les arrêter. Ça, et ta chaleur corporelle, pour l’instant.
« Les maladies fongiques sont en augmentation, en grande partie à cause de l’augmentation du nombre de personnes dont le système immunitaire est affaibli ou qui ont des problèmes de santé sous-jacents », a déclaré Gusa. Mais en même temps, les champignons pathogènes peuvent également s’adapter à des températures plus chaudes.
Travaillant dans le laboratoire du professeur Sue Jinks-Robertson, Gusa a mené des recherches axées sur trois éléments transposables particulièrement actifs sous stress thermique chez C. deneoformans. Mais il y a facilement 25 autres éléments transposables ou plus dans cette espèce qui pourraient se mobiliser, a-t-elle déclaré.
L’équipe a utilisé le séquençage de l’ADN «à longue lecture» pour voir les changements qui auraient autrement pu être manqués, a déclaré Gusa. L’analyse informatique leur a permis de cartographier les transposons, puis de voir comment ils s’étaient déplacés. « Nous avons maintenant des outils améliorés pour voir ces mouvements qui se cachaient auparavant dans nos angles morts. »
Le stress thermique a accéléré les mutations. Après 800 générations de croissance dans un milieu de laboratoire, le taux de mutations du transposon était cinq fois plus élevé chez les champignons élevés à la température corporelle (37 degrés Celsius) que chez les champignons élevés à 30 ° C.
L’un des éléments transposables, appelé T1, avait tendance à s’insérer entre les gènes codants, ce qui pouvait entraîner des changements dans le contrôle des gènes. Un élément appelé Tcn12 atterrissait souvent dans la séquence d’un gène, perturbant potentiellement la fonction de ce gène et conduisant éventuellement à une résistance aux médicaments. Et un troisième type, Cnl1, avait tendance à atterrir près ou dans les séquences des télomères aux extrémités des chromosomes, un effet qui, selon Gusa, n’est pas entièrement compris.
La mobilisation des éléments transposables a également semblé augmenter davantage chez les champignons vivant chez la souris qu’en culture de laboratoire. « Nous avons vu des preuves de la mobilisation des trois éléments transposables dans le génome du champignon en seulement dix jours après avoir infecté la souris », a déclaré Gusa. Les chercheurs soupçonnent que les défis supplémentaires de survivre chez un animal avec des réponses immunitaires et d’autres facteurs de stress peuvent conduire les transposons à être encore plus actifs.
« Il s’agit d’une étude fascinante, qui montre comment l’augmentation de la température mondiale peut affecter l’évolution fongique dans des directions imprévisibles », a déclaré Arturo Casadevall MD, Ph.D., titulaire de la chaire de microbiologie moléculaire et d’immunologie à l’Université Johns Hopkins. « Alors que le monde se réchauffe, les transposons des champignons du sol comme Cryptococcus neoformans pourraient devenir plus mobiles et augmenter les changements génomiques de manière à améliorer la virulence et la résistance aux médicaments. Encore une chose à craindre avec le réchauffement climatique ! »
Le travail de Gusa a été aidé par la collaboration avec les laboratoires Duke qui étudient également les champignons, le laboratoire Joseph Heitman de l’école de médecine et le laboratoire Paul Magwene de Trinity Arts & Sciences.
La prochaine phase de cette recherche se penchera sur les agents pathogènes de patients humains qui ont eu une infection fongique récurrente. « Nous savons que ces infections peuvent persister puis revenir avec des changements génétiques potentiels. »
Il est temps de prendre au sérieux les champignons pathogènes, a déclaré Gusa. « Ces types de changements stimulés par le stress peuvent contribuer à l’évolution des traits pathogènes chez les champignons à la fois dans l’environnement et pendant l’infection. Ils peuvent évoluer plus rapidement que prévu. »
Plus d’information:
Asiya Gusa et al, Analyse à l’échelle du génome de la mobilité des transposons stimulée par le stress thermique chez l’agent pathogène fongique humain Cryptococcus deneoformans, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2209831120