La bactérie de la tuberculose (TB), en forme de bâtonnet, que l’Organisation mondiale de la santé a une fois de plus classée au premier rang des maladie infectieuse la plus meurtrière au mondeest le premier organisme unicellulaire jamais observé à maintenir un taux de croissance constant tout au long de son cycle de vie. Ces résultats, rapportés par des chercheurs de la Tufts University School of Medicine le 15 novembre dans la revue Microbiologie naturellerenversent les croyances fondamentales de la biologie cellulaire bactérienne et suggèrent pourquoi l’agent pathogène mortel déjoue si facilement notre système immunitaire et nos antibiotiques.
« La chose la plus fondamentale que l’on puisse étudier chez les bactéries est la manière dont elles se développent et se divisent. Pourtant, notre étude révèle que l’agent pathogène de la tuberculose respecte un ensemble de règles complètement différentes de celles des organismes modèles plus faciles à étudier », a déclaré Bree Aldridge, chercheuse scientifique. professeur de biologie moléculaire et de microbiologie à l’École de médecine et professeur de génie biomédical à l’École d’ingénierie, ainsi que l’un des co-auteurs principaux de l’article avec Ariel Amir de l’Institut des sciences Weizmann.
Les bactéries tuberculeuses réussissent à survivre chez l’homme parce que certaines parties de l’infection peuvent évoluer rapidement au sein de leur hôte, permettant à ces valeurs aberrantes d’éviter la détection ou de résister au traitement. Si quelqu’un souffre de tuberculose, il faut des mois de divers antibiotiques pour guérir, et même dans ce cas, cette approche ne réussit que chez 85 % des patients. Aldridge et ses collègues émettent l’hypothèse que des lacunes dans notre compréhension de la biologie fondamentale derrière ce phénomène ont freiné le développement de traitements plus efficaces.
Cependant, obtenir des réponses s’est avéré être un travail lent et minutieux. La boursière postdoctorale Christin (Eun Seon) Chung de l’École de médecine, l’un des premiers auteurs de l’article, a passé trois ans dans un établissement spécialisé équipé pour gérer les agents pathogènes à haut risque en observant le comportement des cellules tuberculeuses individuelles. Étant donné que les bactéries tuberculeuses doublent toutes les 24 heures environ (contre 20 minutes pour plusieurs espèces bactériennes modèles), l’équipe d’Aldridge a dû développer et déployer de nouvelles méthodes de microscopie pour filmer le microbe sur des périodes d’une semaine. Chung a analysé les images et a suivi manuellement chaque bactérie tuberculeuse et sa progéniture, car elles sont également notoirement petites et sujettes à se déplacer, de sorte que l’analyse automatisée n’a pas pu être utilisée.
Ces expériences ont montré que la bactérie tuberculeuse ne suit pas les schémas de croissance cellulaire attendus. Chez d’autres espèces bactériennes, la croissance est exponentielle, ce qui signifie que les cellules se développent plus lentement lorsqu’elles sont plus petites. Pour les bactéries tuberculeuses, les taux de croissance peuvent être les mêmes, qu’elles soient nouvellement nées (et petites) ou qu’elles soient à un stade avancé de leur cycle cellulaire et qu’elles soient sur le point de se diviser.
« C’est le premier organisme signalé capable de faire cela », a déclaré Chung. « Le comportement de la tuberculose remet en question la biologie bactérienne fondamentale, car on pense que les ribosomes, qui sont des sites de synthèse des protéines dans la cellule, déterminent les taux de croissance cellulaire, mais nos travaux suggèrent que quelque chose d’autre pourrait se produire dans la bactérie tuberculeuse, ce qui soulève de nouvelles questions sur son contrôle de croissance. « .
En plus de signaler qu’il existe une grande variation dans les comportements de croissance entre les cellules bactériennes individuelles, l’équipe a découvert un autre nouveau comportement de croissance des bactéries tuberculeuses : elles peuvent également commencer à se développer à partir de l’une ou l’autre extrémité après leur naissance. C’était inattendu puisque les bactéries apparentées ne commencent à se développer qu’à partir de l’extrémité opposée de l’endroit où elles ont pincé leur cellule mère lors de la division.
Ensemble, les observations révèlent que les microbes de la tuberculose utilisent des stratégies alternatives pour augmenter la variabilité parmi leur progéniture, remettant en question les hypothèses précédentes basées sur des organismes modèles à croissance plus rapide et plus uniformes. Aldridge affirme que l’étude aidera son laboratoire et d’autres équipes de recherche à mieux comprendre et exploiter ces mécanismes à des fins thérapeutiques.
« De nombreuses recherches fondamentales en microbiologie sont effectuées sur des organismes modèles à croissance rapide, et même s’ils sont des modèles pour une raison, cela n’en fait pas des représentants d’autres types de bactéries », a déclaré Aldridge. « Il existe une énorme diversité de vie que nous n’étudions pas au niveau fondamental et ce travail démontre pourquoi nous devons étudier les agents pathogènes eux-mêmes. »
Prathitha Kar de l’Université Harvard, l’autre co-premier auteur de l’article, et Maliwan Kamkaew, anciennement de la faculté de médecine de l’Université Tufts, ont également contribué aux travaux.
Plus d’informations :
Eun Seon Chung et al, L’imagerie unicellulaire du cycle cellulaire de Mycobacterium tuberculosis révèle une croissance linéaire et hétérogène, Microbiologie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41564-024-01846-z