De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
Les martyrs de l’infection
La peau de l’intestin : une barrière contre les agents pathogènes
Pensez à une blessure que vous vous êtes faite en coupant des légumes avec un couteau ou à une brûlure en touchant une casserole en acier brûlante : quelle douleur ! Maintenant, rappelez-vous comment une fine couche de peau se développe sur la blessure avec le temps, réduisant la douleur à presque rien. Tout comme la peau extérieure, tous les mammifères ont une couche de peau intérieure pour tous les organes internes comme les poumons, le foie, le pancréas, l’estomac et l’intestin. Cette couche, appelée épithélium, protège les mammifères contre les infections et les lésions internes grâce à divers mécanismes.
De nombreuses recherches actuelles se concentrent sur l’épithélium intestinal car les cellules de cette couche fonctionnent de manière mystérieuse. Les agents pathogènes ciblent une cellule à la fois en les envahissant par des structures ressemblant à des aiguilles, et se fraient un chemin vers d’autres organes internes par le biais du réseau de cellules et de sang. Mais, attendez ! Il n’est pas si facile de perturber l’harmonie du corps des mammifères. L’épithélium intestinal sert de première barrière à cette perturbation. Lorsqu’une cellule est envahie par l’agent pathogène, elle communique avec les cellules voisines par des voies de signalisation cellulaire, formant un réseau presque comme une connexion internet de type hotspot WiFi. Parmi les cellules voisines se trouvent également celles qui forment les muscles entourant l’intestin. Jusqu’à présent, les chercheurs pensaient que les muscles aidaient à contracter la paroi intestinale lorsqu’un agent pathogène l’attaquait, mais ils ignoraient que les cellules de l’épithélium intestinal pouvaient également se défendre contre cette attaque. Récemment, des chercheurs de l’université d’Uppsala ont découvert que les cellules épithéliales infectées peuvent résister à l’infection par elles-mêmes et signaler aux cellules épithéliales environnantes de ne pas être affectées au cours de ce processus. Ces chercheurs ont mené une expérience pour étayer leurs conclusions. Ils ont constaté que la couche d’épithélium se contracte au niveau du site de l’infection et se débarrasse des cellules affectées.
Cultiver de la peau dans une boîte de Pétri !
Oui ! Tous ces films de science-fiction pourraient bien être vrais après tout ! Les scientifiques peuvent cultiver des tissus vivants sur une boîte de Pétri, avec un degré de densité variable. Dans ce cas précis, ils ont créé une seule couche de cellules épithéliales provenant de l’intestin de souris. Au fil du temps, ces cellules se transforment en tissus en forme de feuille sans aucune ouverture sur une surface en plastique. Ces feuilles sont appelées entéroïdes. Une fois que les cellules ont formé des entéroïdes, les scientifiques les infectent avec Salmonella typhimurium (STm) pour étudier le mécanisme d’invasion et la réponse épithéliale qui s’ensuit. STm est un agent pathogène connu pour provoquer une infection de type typhoïde et utilise une structure en forme d’aiguille pour envahir la paroi épithéliale de l’intestin. Si STm est dépourvue des gènes qui codent pour les protéines de l’aiguille, elle ne peut induire aucune réponse immunitaire épithéliale.
Comment l’intestin des mammifères se protège-t-il contre les bactéries nuisibles ?
Lors de l’attaque de l’épithélium par les agents pathogènes, les cellules touchées peuvent se lyser et nuire davantage à l’intégrité de la paroi intestinale en désintégrant les cellules environnantes. Pensez-y comme à une cabane en bois endommagée par la pluie à l’extérieur. Il ne faut pas longtemps pour que les dommages se propagent rapidement au reste du bois, y compris à la partie inférieure de l’abri, et que la structure entière s’effondre. Mais les cellules épithéliales intestinales sont intelligentes ! Pendant l’infection, les cellules qui sont envahies sont expulsées de la couche épithéliale et meurent (figure 1). Dans ce processus, elles agissent comme des sauveurs pour les cellules qui les entourent. Comment cela ?
Les chercheurs ont préparé des entéroïdes à partir d’intestins de souris dépourvus de gènes cruciaux (Casp1/11 et GsdmD) qui induisent des contractions dans la couche épithéliale. Ils ont ensuite infecté ces entéroïdes avec Salmonella typhimurium et les ont comparés aux entéroïdes infectés de souris dont tous les gènes étaient intacts (figure 2). De manière surprenante, les chercheurs ont constaté que les cellules des entéroïdes déficients mouraient toujours en l’absence de contractions. Pourtant, ces entéroïdes occupaient moins d’espace que les entéroïdes dont tous les gènes étaient intacts. Cela prouve qu’en l’absence de contractions, l’intégrité de la couche épithéliale est compromise, un peu comme la cabane en bois. Mais, en présence de contractions, les cellules ont tendance à former une zone très dense au niveau du site d’invasion. Ce processus conduit à l’expulsion pure et simple des cellules infectées mortes et de certaines cellules vivantes de la couche. Qu’advient-il de l’espace créé, demanderez-vous maintenant ? C’est là que la structure dense entre en jeu. L’espace est comblé par les cellules voisines, car elles étaient trop nombreuses sur le site de l’infection, au départ. Quant à ce qui arrive aux agents pathogènes, c’est une histoire pour une autre fois !
Comme toute autre expérience sur des souris, il y a toujours une question : Cela se produit-il aussi chez l’homme ? Dans ce cas, les chercheurs ont développé des entéroïdes intestinaux humains dérivés de tissus extraits lors d’une chirurgie bariatrique et les ont infectés par le STm. Ils ont constaté que l’effet observé dans les entéroïdes dérivés de la souris se produisait à une intensité moindre dans les entéroïdes dérivés de l’homme.
Sacrifice des soldats épithéliaux de l’intestin
Le corps des mammifères est constitué d’un certain nombre de cellules, où chaque cellule a un but, comme un puzzle. Ces cellules fonctionnent de manière mystérieuse. Dans cette étude, les chercheurs ont tenté de percer l’un de ces mystères au niveau microscopique. Les cellules de l’épithélium fonctionnent en paquet. Pour maintenir l’intégrité de l’ensemble du pack, certaines cellules se sacrifient, devenant des martyrs dans la bataille de l’infection. À long terme, ce sacrifice empêche la poursuite de la désintégration des tissus environnants et l’infection systémique qui s’ensuit.
Other references:
Eisenhoffer GT, Loftus PD, Yoshigi M, Otsuna H, Chien CB, Morcos PA, Rosenblatt J. Crowding induces live cell extrusion to maintain homeostatic cell numbers in epithelia. Nature. 2012 Apr 15;484(7395):546-9. https://doi.org/10.1038/nature10999
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Traduit par Anaïs Biclot
micro-bites.org 