Une étude découvre le rôle des bactéries intestinales dans la compétition hôte-pathogène pour les nutriments | Journaliste VUMC

par Leigh MacMillan

Lorsque des agents pathogènes comme Salmonella envahissent l’intestin, une lutte pour les nutriments essentiels comme le fer commence. Les salmonelles – et d’autres bactéries – produisent des composés pour capturer le fer, et l’hôte contre-attaque avec ses propres protéines pour séquestrer ces composés et affamer l’agent pathogène, une réponse appelée immunité nutritionnelle.

Maintenant, une nouvelle étude dans la revue Hôte cellulaire et microbe apporte les résidents bactériens bénéfiques de l’intestin dans le mélange. Les résultats montrent que les microbes intestinaux commensaux ont un impact sur la compétition hôte-pathogène pour le fer et ont des implications sur les stratégies thérapeutiques visant à empêcher les agents pathogènes d’acquérir des nutriments essentiels.

“Historiquement, les études sur la compétition pour le fer et d’autres nutriments se sont largement concentrées sur les agents pathogènes et l’hôte”, a déclaré Wenhan Zhu, PhD, professeur adjoint de pathologie, microbiologie et immunologie et auteur correspondant principal de l’article. « Mais cette interaction ne se produit pas en vase clos ; cela se produit dans le contexte de milliards d’autres bactéries qui vivent dans l’intestin. Notre travail a ajouté cette couche à l’histoire de l’immunité nutritionnelle.

Les microbes intestinaux jouent un rôle important dans la santé humaine ; ils facilitent la digestion, maintiennent l’intégrité structurelle de la barrière muqueuse intestinale, modulent les réponses immunitaires et protègent contre les agents pathogènes. Et comme nos propres cellules et agents pathogènes, ils ont besoin de fer et d’autres nutriments essentiels pour survivre.

“Nous nous sommes intéressés à ce qui arrive aux “gentils” lorsque Salmonella nous infecte, provoquant une inflammation et une limitation en fer”, a déclaré Zhu. « Comment survivent-ils quand les temps sont durs ? »

Les chercheurs, dirigés par la scientifique principale Luisella Spiga, PhD, et l’étudiant diplômé Ryan Fansler, ont découvert que la bactérie commensale Bacteroides thetaiotaomicron sécrète une protéine appelée XusB qui peut lier les composés liant le fer produits par l’agent pathogène pour acquérir le fer dont il a besoin pour survivre. .

Dans une tournure qui a surpris les chercheurs, cette liaison par XusB protège le composé liant le fer des protéines hôtes mais permet à la bactérie Salmonella de « réacquérir » le complexe et le fer essentiel.

“Les bons volent les méchants, mais ironiquement, les méchants volent, ce qui permet aux méchants d’échapper à l’immunité nutritionnelle”, a déclaré Zhu. « En essayant de survivre, les gentils aident les méchants. C’était une surprise.

Boursier postdoctoral Yasiru (Randy) Perera, PhD, et Walter ChazinPhD, professeur chancelier de médecine et professeur de biochimie et de chimie, a réalisé des études de biologie structurale et biophysiques pour sonder les fondements mécanistes de ce va-et-vient entre XusB et le composé liant le fer de Salmonella.

Les chercheurs ont également découvert que plusieurs espèces de Bacteroidetes – « cousines » de la bactérie commensale qu’ils ont étudiée – codent pour des homologues structurels de XusB qui devraient interagir de la même manière avec les composés pathogènes liant le fer.

« Les détails structurels de cette interaction sont fondamentaux pour les connaissances mécanistes, qui sont essentielles à une nouvelle stratégie thérapeutique sur laquelle nous travaillons : concevoir les protéines commensales afin qu’elles se lient au composé liant le fer de telle manière que l’agent pathogène ne puisse pas volez-le », a déclaré Zhu.

Zhu et son équipe visent à générer des bactéries probiotiques qui produisent une protéine XusB modifiée qui « absorberait » tout le composé liant le fer produit par l’agent pathogène, mais que l’agent pathogène ne pourrait pas réacquérir, le privant ainsi du fer dont il a besoin.

Spiga, Fansler et Perera sont les co-premiers auteurs du Hôte cellulaire et microbe rapport, et Zhu et Chazin sont les auteurs co-correspondants. Parmi les autres auteurs du VUMC et du VU qui ont contribué à l’étude figurent Nicolas Shealy, Matthew Munneke, Holly David, Teresa Torres, Xinchun Ran, Katrina Richardson, MS, Zhongyue Yang, PhD, Eric Skaar, PhD, MPH et Mariana Byndloss, DVM, PhD. .

La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health (subventions R35GM147470, R01DK134692, T32ES007028, R01AI164587, R01DK131104, R01AI168302, S10RR026992, S10RR023748), la bourse James H. Gilliam du Howard Hughes Medical Institute et le National Science Fondation.