Combattre E. coli avec E. coli

Selon les résultats publiés cette semaine dans mBio, Nissle, une souche d’Escherichia coli, est inoffensive pour les tissus intestinaux et peut protéger l’intestin des entérohémorragiques E. coli, un pathogène qui produit la toxine Shiga.

E. coli a eu un mauvais coup parce que quelques souches pathogènes peuvent provoquer des symptômes graves, voire mortels. Mais depuis plus d’un siècle, la souche commensale Nissle est utilisée comme probiotique et, plus récemment, pour traiter les troubles intestinaux dont la colite ulcéreuse.

Des chercheurs de l’Université de Cincinnati ont voulu savoir si Nissle pouvait également protéger les tissus intestinaux contre l’EHEC et d’autres agents pathogènes. Ils ont étudié les effets protecteurs du probiotique à l’aide d’organoïdes intestinaux humains, ou HIO, qui sont des modèles expérimentaux de tissus réels dérivés de cellules souches.

Les chercheurs ont d’abord injecté les HIO avec Nissle et ont observé que la bactérie était inoffensive: elle n’endommageait pas la barrière épithéliale, formée par la couche externe protectrice de l’organoïde. Ensuite, dans des expériences distinctes, ils ont injecté des HIO avec entérohémorragique E. coli ou EHEC. Ce pathogène produit la toxine Shiga, qui rend malade des millions de personnes et tue des milliers de personnes – principalement des enfants – chaque année. L’EHEC a rapidement brisé la barrière épithéliale dans les EIO.

Ensuite, les chercheurs ont prétraité les HIO avec Nissle et, 12 heures plus tard, leur ont injecté de l’EHEC. C’est là que le Nissle s’est révélé protecteur: bien que l’EHEC ait proliféré dans le tissu organoïde, il n’a pas détruit la barrière épithéliale. Au cours de la même période, la population de Nissle a décliné rapidement dans les tissus. Les chercheurs ont observé les mêmes effets lorsqu’ils ont injecté des HIO prétraités avec de l’uropathogène E. coli, la souche responsable de la majorité des infections des voies urinaires.

« Fondamentalement, le Nissle a été tué par les bactéries pathogènes, mais il a permis à l’intestin de mieux résister aux dommages », a déclaré le généticien moléculaire Alison Weiss, Ph.D., qui a travaillé sur l’étude avec Suman Pradhan, Ph.D., un associé de recherche dans le laboratoire de Weiss.

Les résultats suggèrent que Nissle peut conférer des avantages non pas en inhibant directement les souches pathogènes, mais plutôt en exploitant les mécanismes de défense dans la cellule elle-même, et que le probiotique peut aider à prévenir les infections EHEC graves. Cependant, les résultats suggèrent également que Nissle peut être vulnérable aux phages de la toxine Shiga, ce qui limiterait l’utilité du probiotique comme thérapeutique. Weiss a averti que davantage d’études sont nécessaires pour mieux comprendre les interactions complexes des espèces bactériennes dans un environnement réel.

Les recherches de Weiss se concentrent sur les bactéries qui produisent la toxine Shiga, comme l’EHEC. « C’est vraiment mauvais », a-t-elle dit. «Toute ma carrière, je me suis intéressé à la prévention des agents pathogènes pédiatriques. Une fois que ces enfants ont reçu EHEC, tout ce que vous pouvez faire est de leur donner des liquides et de les soutenir. Il n’y a rien d’autre que nous pouvons faire.

Weiss est enthousiasmé par le potentiel d’utiliser les EIO comme modèle pour mieux comprendre les conditions intestinales. « Ils représentent une énorme percée », a-t-elle déclaré. « Beaucoup d’agents pathogènes intestinaux sont spécifiques à l’espèce, et les organoïdes sont vraiment bons pour observer les événements précoces. »

Les organoïdes offrent au moins un autre avantage majeur par rapport aux souris, a-t-elle ajouté. « Les souris sont horribles. Elles urinent, mordent et se grattent », a-t-elle déclaré. « Les petits organoïdes ne se plaignent pas du tout. »