Comment le corps combat les infections des voies urinaires

Comment le corps combat les infections des voies urinaires

Comment le corps combat les infections des voies urinaires

Une plus grande échelle montre comment les filaments d’uromoduline (bleus) enveloppent une cellule d’E. Coli, empêchant ainsi les pili du pathogène de s’accrocher aux parois cellulaires des voies urinaires et de provoquer une infection. L’image est une visualisation 3D à partir de mesures de tomographie électronique. Crédit: Gregor Weiss / ETH Zurich

Certaines personnes sont mieux protégées que d’autres contre les infections des voies urinaires. Cela peut être dû au fait que leur corps produit plus d’une protéine appelée uromoduline. Une équipe de recherche interdisciplinaire a maintenant découvert exactement comment cette protéine auxiliaire apporte un soulagement lorsque la nature l’appelle et comment ces connaissances pourraient bénéficier au traitement et à la prévention de ces inflammations douloureuses.

Quiconque a déjà eu une cystite sait que les infections des voies urinaires de ce type sont ennuyeuses et douloureuses. Ils peuvent être bien traités par des antibiotiques, mais peuvent être mortels s’ils ne sont pas traités. Ces infections sont généralement causées par ce que l’on appelle les bactéries E. coli uropathogènes lorsqu’elles se lient aux cellules de la vessie, de l’uretère ou de l’urètre avec leurs pili, les appendices filiformes qui en poussent comme des poils. Mais la protection est à portée de main sous la forme d’une certaine protéine, produite naturellement dans l’organisme, appelée uromoduline. Environ 70 pour cent de toutes les personnes portent une variante du gène de l’uromoduline dans leur génome, ce qui signifie qu’elles produisent cette protéine protectrice en quantités particulièrement importantes. En conséquence, ils ont un risque moindre de contracter des infections des voies urinaires.

Mais le processus exact par lequel l’uromoduline empêche l’inflammation n’avait jamais été compris. Aujourd’hui, une équipe interdisciplinaire, issue de trois groupes de recherche de l’ETH Zurich et de chercheurs de l’Université de Zurich et de l’Hôpital pour enfants de Zurich, a comblé ce manque de connaissances en étudiant l’apparence de l’uromoduline et la manière dont la protéine neutralise E. coli uropathogène. Leurs résultats, qui ont été publiés dans la revue Science, devrait aider à développer de nouvelles stratégies pour le traitement des infections des voies urinaires à l’avenir.

Un aperçu détaillé de son fonctionnement

Tout d’abord, les chercheurs ont analysé la façon dont la protéine se lie aux piliers bactériens au niveau moléculaire. « Nous savions déjà qu’un lien se forme et que cela joue probablement un rôle dans la fonction protectrice de l’uromoduline, mais personne n’avait étudié cela plus en détail », explique Gregor Weiss, doctorant en biologie moléculaire à l’ETH et l’un des principaux auteurs de l’étude. . Leurs recherches biochimiques ont maintenant montré que les pili bactériens reconnaissent certaines chaînes de sucre à la surface de l’uromoduline et s’y lient extrêmement facilement et fortement.

Ensuite, l’équipe a examiné l’uromoduline à l’aide de la tomographie cryoélectronique, une technique d’imagerie qui produit des vues tridimensionnelles de la structure des protéines et des cellules sans nécessiter de modification chimique ni de déshydratation. Cela leur a montré que l’uromoduline forme de longs filaments constitués en moyenne d’environ 400 molécules de protéines individuelles liées les unes aux autres. Et que chaque maillon de cette chaîne protéique contient le schéma caractéristique des chaînes de sucre auxquelles les piliers bactériens aiment se lier.

Collaboration fructueuse

La tomographie cryogénique a également été la technique choisie par l’équipe pour étudier à plus grande échelle l’effet de ces propriétés, cette fois en présence des coupables, les bactéries uropathogènes E. coli. Ils ont découvert que les filaments d’uromoduline enveloppent littéralement l’agent pathogène et qu’un seul filament d’uromoduline peut s’accrocher à plusieurs pili d’une bactérie. « Cela neutralise les agents pathogènes », explique Weiss: « Une fois que les bactéries sont protégées de cette manière, elles ne peuvent plus se lier aux cellules des voies urinaires, ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas provoquer d’infection. » Au microscope optique, l’équipe a également noté la formation de gros amas de centaines de filaments d’uromoduline et de cellules d’E. Coli, qui sont ensuite vraisemblablement simplement excrétés avec l’urine.

Enfin, les chercheurs ont vérifié si tous ces processus qu’ils avaient observés en laboratoire se produisent également chez les patients. Ils ont analysé des échantillons d’urine de patients infectés fournis par l’Hôpital pour enfants de Zurich et ont trouvé exactement les mêmes interactions entre l’uromoduline et les agents pathogènes. «Sans une collaboration interdisciplinaire entre différents groupes de recherche et instituts, il aurait été impossible d’obtenir cet ensemble de résultats», souligne le professeur Martin Pilhofer de l’ETH, qui a dirigé les investigations en tomographie électronique.

Conseils pour le traitement et le développement de médicaments

Le travail de l’équipe de recherche offre des conseils sur la façon de traiter et de prévenir les infections des voies urinaires sans utiliser d’antibiotiques. Jusqu’à présent, les patients ont souvent reçu des préparations contenant du sucre mannose. Dans une certaine mesure, ceux-ci empêchent les bactéries E. coli de se fixer aux cellules des voies urinaires. « Grâce à nos analyses, nous savons maintenant que les pili bactériens reconnaissent non seulement le mannose mais aussi d’autres sucres présents sur l’uromoduline », explique Jessica Stanisich, doctorante et autre auteur principal de l’étude. « Cela pourrait indiquer que le traitement avec des suppléments de sucre combinés serait plus efficace. »

Les nouvelles découvertes contribuent également au développement de nouvelles substances actives, ajoute le professeur ETH Rudi Glockshuber. En effet, lors d’une infection, les E. coli uropathogènes s’attachent aux mêmes chaînes de sucre sur les surfaces cellulaires des voies urinaires que sur l’uromoduline. Les sociétés pharmaceutiques cherchent à identifier de nouvelles substances actives qui empêcheront précisément ces interactions, mais cela risque également de perturber la liaison protectrice de l’uromoduline aux bactéries. « Ce serait évidemment un effet secondaire très indésirable pour un médicament si ce traitement interférait simultanément avec une fonction de protection naturelle », dit Glockshuber. Cependant, les analyses de l’équipe de recherche ont maintenant montré que les liens entre les bactéries et l’uromoduline sont extrêmement stables et ne peuvent pas être rompus par des substances actives – une découverte importante dans la recherche de remèdes contre les infections des voies urinaires désagréables.


Les images 3D révèlent le gardien du corps contre les infections urinaires


Plus d’information:
GL Weiss el al., « Architecture et fonction des filaments d’uromoduline humaine dans les infections des voies urinaires », Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aaz9866

Citation: Comment le corps combat les infections des voies urinaires (2020, 2 juillet) récupéré le 2 juillet 2020 sur https://medicalxpress.com/news/2020-07-body-urinary-tract-infections.html

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