Les agents pathogènes utilisent la force pour briser les défenses immunitaires, selon une étude

L'ouvrage, publié dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, pourrait potentiellement changer la donne dans la lutte contre les agents pathogènes intracellulaires responsables de maladies infectieuses dévastatrices, telles que la tuberculose, le paludisme et la chlamydia. Ces maladies sont notoirement difficiles à traiter car les agents pathogènes sont protégés à l’intérieur des cellules hôtes.

“Utiliser le parasite Toxoplasme en tant qu'agent pathogène représentatif, nos travaux montrent que certains agents pathogènes intracellulaires peuvent appliquer des forces physiques lors de leur entrée dans les cellules hôtes, ce qui permet ensuite aux agents pathogènes d'échapper à la dégradation et de survivre de manière intracellulaire”, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Yan Yu, professeur au Collège des Arts. et Département de chimie des sciences de l'IU Bloomington. “Ce travail suggère que cibler la motilité des agents pathogènes pourrait être une nouvelle façon de combattre l'infection à l'intérieur des cellules.”

Normalement, lorsqu'un agent pathogène envahisseur rencontre un phagocyte – un type de globule blanc responsable de la destruction des bactéries, des virus et d'autres types de particules étrangères – il est capturé et ingéré par le phagocyte. Pour les agents pathogènes qui échappent à ce processus, on pense généralement qu’ils doivent libérer un « arsenal secret » pour « paralyser » les machineries de dégradation de la cellule.

Cependant, l'étude de Yu montre que cette croyance commune n'est pas vraie. Elle et ses collaborateurs ont découvert que les agents pathogènes peuvent éviter d'être ingérés par la cellule immunitaire en exerçant une « force de propulsion ». Avec cette entrée forcée, les agents pathogènes sont détournés vers des vacuoles qui n’ont pas la capacité de détruire ces infiltrateurs. Une vacuole est une structure réservée au stockage et à la digestion au sein d'une cellule.

Pour mener la recherche, Yu et ses collègues ont introduit le parasite pathogène Toxoplasme dans des cellules dérivées de souris, observant leurs comportements à travers un microscope à fluorescence. Ces parasites vivants sont entrés de force et ont prospéré dans les cellules immunitaires.

Le plus grand défi était alors de déterminer si le parasite vivant échappait aux défenses immunitaires grâce à des substances chimiques inconnues ou simplement par la force. Pour résoudre cette question, Yu et son équipe ont adopté une approche inventive : ils ont créé des parasites inactivés qui ne peuvent pas exercer de force ni créer de substances chimiques. Contrairement aux parasites vivants, ces parasites « zombies » étaient rapidement dégradés dans la cellule.

Les chercheurs ont ensuite utilisé des pinces magnétiques pour pousser le parasite inactivé dans la cellule immunitaire afin d'imiter l'entrée forcée observée dans des organismes vivants. Toxoplasme. Le parasite inactivé, désormais soumis à une entrée forcée simulée, a échappé à la dégradation, à l’instar de son homologue vivant. Cela suggère que la force d'entrée, et non les produits chimiques, explique la survie de l'agent pathogène, a déclaré Yu.

Pour manipuler le mouvement du parasite dans la deuxième expérience, les chercheurs ont dû développer le « système de pince à épiler » avec des nanoparticules magnétiques. Ils ont également collaboré avec une équipe de l'Université du Tennessee pour développer des modèles informatiques permettant de simuler le comportement.

De plus, les chercheurs ont mené les mêmes expériences avec de la levure pour confirmer que le mécanisme observé pouvait également être retrouvé chez d'autres agents infectieux, et pas seulement Toxoplasme.

“Cette étude élucide la contribution des forces physiques à l'évasion immunitaire et souligne l'importance de cibler le mouvement des agents pathogènes pour lutter contre les infections intracellulaires”, a déclaré Yu. “Nous espérons que ces travaux pourront à terme contribuer à de nouveaux efforts pour lutter contre diverses infections nocives pour la santé humaine.”

Les autres chercheurs de l'IU participant à l'étude étaient le premier auteur Zihan Zhang, ainsi que Jin Ou, Yanqi Yu et Qiong Zhou. Les autres co-auteurs sont Thomas K. Gaetjens et Steven M. Abel de l'Université du Tennessee. Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health et la National Science Foundation.