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

Semblable à un cambrioleur brisant une fenêtre pour entrer dans une maison, des chercheurs de l’Université d’Indiana ont découvert un processus jusqu’alors inconnu par lequel des agents pathogènes pénètrent dans une cellule par la force physique, brisant ainsi les défenses immunitaires de l’organisme qui préviennent l’infection.

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.

“En utilisant le parasite Toxoplasma comme 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 Département de chimie du Collège des Arts et des Sciences de l’IU Bloomington. “Ce travail suggère que cibler la motilité des agents pathogènes pourrait constituer une nouvelle façon de lutter contre l’infection à l’intérieur des cellules.”

Normalement, lorsqu’un agent pathogène envahissant rencontre un phagocyte (un type de globule blanc chargé de détruire les bactéries, les 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 » la machinerie 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 Toxoplasma 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 consistait à déterminer si le parasite vivant avait échappé 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 le Toxoplasma vivant. Le parasite inactivé, désormais soumis à une entrée forcée simulée, a échappé à une dégradation semblable à celle 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 se retrouver chez d’autres agents infectieux, pas seulement chez Toxoplasma.

“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.”