Mucoviscidose : des mécanismes de coopération entre deux espèces bactériennes lors des infections pulmonaires

La mucoviscidose est une maladie qui touche 1 nouveau-né sur 4 500 et concernait plus de 7 000 personnes en France en 2020.

Pathologie génétique, la mucoviscidose est liée à une mutation dans un gène nécessaire à la production d’une protéine appelée CFTR.

Les dysfonctionnements de cette protéine se traduisent par une augmentation de la viscosité des sécrétions corporelles et par une inflammation au niveau des tissus recouvrant la surface du corps ou ses cavités internes et qui secrètent des substances au profit de l’organisme. Tous les organes sont affectés, mais plus particulièrement les systèmes respiratoires et digestifs.
Ainsi, au niveau pulmonaire, l’épaisseur du mucus produit provoque une obstruction des bronches, elle-même à l’origine dune insuffisance respiratoire et de l’augmentation de risque infectieux. C’est ce dernier aspect qui a intéressé Laura Camus et son équipe accueil. Les chercheurs ont réalisé des avancées intéressantes sur le sujet.

Chez 25 à 40 % des patients atteints de mucoviscidose, les infections pulmonaires associent simultanément deux espèces bactériennes : Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa. Ces « co-infections » peuvent être responsables de la dégradation de l’état de santé des patients. De précédentes expériences laissaient penser qu'il existait une coopération entre les deux bactéries induisant une résistance accrue et une éradication plus difficile de l'infection. Les chercheurs ont donc souhaité explorer les mécanismes au cœur de cette coopération bactérienne.

Ils se sont ainsi intéressés à la régulation des gènes au sein de ces bactéries : ils ont montré que Staphylococcus aureus modifiait l’expression de certains gènes chez Pseudomonas aeruginosa. Cela concernait plus particulièrement les gènes impliqués dans la dégradation de l'acétoïne, une molécule utilisée par certaines bactéries comme source d’énergie.
Léquipe s’est ensuite penchée sur les raisons de ce phénomène. Ils ont démontré que les bactéries Staphylococcus aureus synthétisaient de l'acétoïne, détectable dans les expectorations des patients atteints de mucoviscidose. Cette acétoïne est ensuite utilisée par Pseudomonas aeruginosa lors de son développement.

Ces observations montrent une véritable relation de coopération des deux espèces bactériennes lors dune co-infection pulmonaire chez les patients atteints de mucoviscidose : lors de sa croissance, Staphylococcus aureus produit de l'acétoïne dont l'accumulation peut s’avérer toxique pour sa survie. Cette acétoïne synthétisée en forte quantité est alors utilisée par Pseudomonas aeruginosa comme source d’énergie, ce qui évite son agrégation délétère.

Ce phénomène de coopération entre espèces pourrait être impliqué les difficultés rencontrées lors du traitement de ce type de co-infection chez les patients.

Source : Camus L et al. Trophic cooperation promotes bacterial survival of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. ISME J 2020 ; 14 : 3093-3105.