Un récepteur hormonal nucléaire intercepte les signaux de croissance et de virulence dérivés d’agents pathogènes, révélant une stratégie évolutive ancienne de détection immunitaire

“Notre recherche ajoute à notre compréhension de la façon dont les hôtes différencient les bactéries bénéfiques des bactéries nocives, ce qui nous apprend quelque chose d’important sur l’évolution de notre système immunitaire”, a déclaré le Dr Pukkila-Worley, professeur agrégé de médecine.

Distinguer les agents pathogènes potentiellement nocifs des micro-organismes bénins est l’une des principales fonctions du système immunitaire inné chez tous les animaux. Ceci est particulièrement important pour les nématodes, tels que C. elegans — le ver microscopique transparent souvent utilisé comme organisme modèle pour étudier la génétique et la fonction des gènes – qui consomment des bactéries comme source de nourriture.

Travailler avec Pseudomonas aeruginosa, une bactérie qui infecte couramment les patients immunodéprimés à l’hôpital et qui est de plus en plus résistante aux traitements antibiotiques standard, Pukkila-Worley et ses collègues ont effectué une série d’écrans génétiques avec des bactéries mutantes, une par une, pour voir si l’une d’entre elles avait un impact sur le système immunitaire inné réponse du système dans C. elegans.

Ils ont découvert que les bactéries qui ne peuvent pas produire un métabolite spécifique de la phénazine étaient capables d’éviter la détection par le système immunitaire inné, ce qui suggère que le métabolite bactérien de la phénazine a été détecté pour activer l’immunité innée.

“Ce résultat était intrigant car P. aeruginosa utiliser des phénazines pour la croissance et la virulence. Ainsi, le système immunitaire inné peut intercepter les signaux produits par les bactéries afin d’identifier les bactéries qui ont atteint des niveaux dangereux et sont sur le point de provoquer des maladies », a déclaré Pukkila-Worley..

Les chercheurs du laboratoire Pukkila-Worley ont conçu une deuxième expérience pour identifier le capteur dans l’hôte qui détecte ces métabolites de la phénazine. Ils ont découvert qu’un type spécialisé de facteur de transcription, un récepteur hormonal nucléaire, se lie au métabolite de la phénazine et active directement les défenses anti-pathogènes.

“L’un des éléments les plus frappants de nos résultats est que C. elegans détecte ce métabolite bactérien pour détecter un agent pathogène bactérien individuel d’une manière remarquablement spécifique parmi sa nourriture bactérienne », a déclaré Peterson, étudiant en médecine/doctorat au laboratoire Pukkila-Worley.

Chez l’homme, des systèmes de reconnaissance de formes dans l’intestin impliquant des récepteurs de type Toll analysent la structure physique de différentes bactéries pour détecter la présence de micro-organismes infectieux. Les nématodes ont perdu des récepteurs de reconnaissance de formes au cours de l’évolution. Pukkila-Worley et ses collègues montrent que les nématodes utilisent des récepteurs hormonaux nucléaires pour détecter des métabolites spécifiques dérivés d’agents pathogènes afin d’activer l’immunité innée, ce qui représente un nouveau type de reconnaissance de formes.

Depuis C. elegans possèdent 274 récepteurs hormonaux nucléaires, il est possible que le génome du nématode contienne des dizaines de ces systèmes de reconnaissance de métabolites. Des récepteurs hormonaux nucléaires sont également présents chez la plupart des animaux, y compris les humains, ce qui suggère que des systèmes de détection de métabolites similaires pourraient exister dans d’autres organismes.

“C’est remarquable que C. elegans mécanismes évolués pour différencier les bonnes et les mauvaises bactéries même sans récepteurs canoniques pour la détection des agents pathogènes. Cela renforce encore l’importance de comprendre comment notre système immunitaire a évolué au fil du temps pour approfondir notre compréhension des interactions hôte-microbiome », a déclaré Tse, étudiant en médecine/doctorat au laboratoire Pukkila-Worley.