Guillaume Rolland
La peau humaine abrite des millions de microbes. L’un de ces microbes, Staphylococcus aureus, est un agent pathogène opportuniste qui peut envahir les plaques de peau affectées par l’eczéma, également connu sous le nom de dermatite atopique.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du MIT et d’autres institutions ont découvert que ce microbe peut évoluer rapidement dans le microbiome d’une seule personne. Ils ont découvert que chez les personnes atteintes d’eczéma, S. aureus a tendance à évoluer vers une variante avec une mutation dans un gène spécifique qui l’aide à se développer furthermore rapidement sur la peau.
Cette étude marque la première fois que des scientifiques observent directement ce kind d’évolution rapide chez un microbe associé à un issues cutané complexe. Les résultats pourraient également aider les chercheurs à développer des traitements potentiels qui apaiseraient les symptômes de l’eczéma en ciblant les variantes de S. aureus qui ont ce kind de mutation et qui ont tendance à aggraver les symptômes de l’eczéma.
“Il s’agit de la première étude à montrer que les génotypes de Staph aureus changent chez les personnes atteintes de dermatite atopique”, déclare Tami Lieberman, professeur adjoint de génie civil et environnemental et membre de l’Institute for Health-related Engineering and Science du MIT. “À ma connaissance, c’est la preuve la plus directe de l’évolution adaptative du microbiome cutané.”
Lieberman et Maria Teresa García-Romero, dermatologue et professeure adjointe à l’Institut national de pédiatrie du Mexique, sont les auteurs principaux de l’étude, qui paraît aujourd’hui dans Mobile Host and Microbe. Felix Key, un ancien article-doctorant du MIT qui est maintenant chef de groupe à l’Institut Max Planck pour la biologie des bacterial infections, est l’auteur principal de l’article.
Adaptation bactérienne
On estime qu’entre 30 et 60 % des personnes sont porteuses de S. aureus dans leurs narines, où il est généralement inoffensif. Chez les personnes atteintes d’eczéma, qui touche approximativement 10 thousands and thousands d’enfants et 16 tens of millions d’adultes aux États-Unis, S. aureus se propage souvent aux plaques d’eczéma et infecte la peau.
“Lorsqu’il y a une rupture dans la peau, Staph aureus peut trouver une specialized niche où il peut se développer et se répliquer”, explique Lieberman. “On pense que les bactéries contribuent à la pathologie vehicle elles sécrètent des toxines et recrutent des cellules immunitaires, et cette réaction immunitaire endommage davantage la barrière cutanée.”
Dans cette étude, les chercheurs ont voulu explorer comment S. aureus est capable de s’adapter à la vie sur la peau des patients atteints d’eczéma.
“Ces microbes vivent normalement dans le nez, et nous voulions savoir si, lorsqu’ils se retrouvent sur la peau de la dermatite atopique, doivent-ils changer pour y vivre ? Et pouvons-nous apprendre quelque selected sur la façon dont ces bactéries interagissent avec la peau de la dermatite atopique en regardant son évolution ?” dit Liberman.
Pour répondre à ces issues, les chercheurs ont recruté des sufferers âgés de 5 à 15 ans qui étaient traités pour un eczéma modéré à sévère. Ils ont prélevé des échantillons de microbes sur leur peau une fois par mois pendant trois mois, puis à nouveau tous les neuf mois. Des échantillons ont été prélevés à l’arrière des genoux et à l’intérieur des coudes (les web-sites les furthermore couramment touchés par l’eczéma), les avant-bras, qui ne sont généralement pas touchés, et les narines.
Les cellules de S. aureus de chaque site d’échantillonnage ont été cultivées séparément pour créer jusqu’à 10 colonies à partir de chaque échantillon, et une fois les grandes colonies formées, les chercheurs ont séquencé les génomes des cellules. Cela a donné près de 1 500 colonies uniques, ce qui a permis aux chercheurs d’observer l’évolution des cellules bactériennes de manière beaucoup in addition détaillée qu’auparavant.
En utilisant cette strategy, les chercheurs ont découvert que la plupart des individuals maintenaient une seule lignée de S. aureus, c’est-à-dire qu’il était très rare qu’une nouvelle souche provienne de l’environnement ou d’une autre personne et remplace la souche existante de S. aureus. Cependant, au sein de chaque lignée, de nombreuses mutations et évolutions se sont produites au cours des neuf mois de l’étude.
“Malgré la stabilité au niveau de la lignée, nous voyons beaucoup de dynamique au niveau du génome entier, où de nouvelles mutations apparaissent constamment dans ces bactéries et se propagent ensuite dans tout le corps”, explique Lieberman.
Bon nombre de ces mutations sont apparues dans un gène appelé capD, qui code pour une enzyme nécessaire à la synthèse du polysaccharide capsulaire – un revêtement qui protège S. aureus de la reconnaissance par les cellules immunitaires. Chez deux des six sufferers profondément échantillonnés, les cellules porteuses de mutations capD ont pris le contrôle de l’ensemble de la population du microbiome cutané de S. aureus, ont découvert les chercheurs. D’autres patients ont été colonisés par des souches initialement dépourvues d’une copie fonctionnelle du capD, pour un complete de 22 % des people dépourvus de capD à la fin de l’étude. Chez un client, quatre mutations différentes de capD sont apparues indépendamment dans différents échantillons de S. aureus, avant qu’une de ces variantes ne devienne dominante et ne se propage sur l’ensemble du microbiome.
Traitement ciblé
Dans des tests de cellules bactériennes se développant dans une boîte de laboratoire, les chercheurs ont montré que les mutations de capD permettaient à S. aureus de se développer as well as rapidement que les souches de S. aureus avec un gène capD normal. La synthèse du polysaccharide capsulaire nécessite beaucoup d’énergie, donc lorsque les cellules n’ont pas à le fabriquer, elles ont furthermore de carburant pour alimenter leur propre croissance. Les chercheurs émettent également l’hypothèse que la perte de la capsule pourrait permettre aux microbes de mieux adhérer à la peau car or truck les protéines qui leur permettent d’adhérer à la peau sont moreover exposées.
Les chercheurs ont également analysé près de 300 génomes de bactéries accessibles au community isolés de personnes avec et sans eczéma, et ont découvert que les personnes atteintes d’eczéma étaient beaucoup additionally susceptibles d’avoir des variantes de S. aureus qui ne pouvaient pas produire le polysaccharide capsulaire que les personnes sans eczéma.
L’eczéma est généralement traité avec des hydratants ou des stéroïdes topiques, et les médecins peuvent prescrire des antibiotiques s’il apparaît que la peau est infectée. Les chercheurs espèrent que leurs découvertes pourraient conduire au développement de traitements qui atténuent les symptômes de l’eczéma en ciblant les variantes de S. aureus avec des mutations dans le polysaccharide capsulaire.
“Nos découvertes dans cette étude fournissent des indices sur la façon dont Staph aureus évolue à l’intérieur des hôtes et révèlent certaines des caractéristiques qui pourraient aider les bactéries à rester sur la peau et à générer des maladies plutôt que de pouvoir être arrachées”, a déclaré García-Romero. “A l’avenir, les variants de S. aureus avec des mutations dans le polysaccharide capsulaire pourraient être une cible pertinente pour des traitements potentiels.”
Le laboratoire de Lieberman travaille actuellement sur le développement de probiotiques qui pourraient être utilisés pour cibler les souches de S. aureus à capsule négative. Son laboratoire étudie également si les souches de S. aureus avec des mutations capD sont moreover susceptibles de se propager à d’autres membres du ménage d’un client atteint d’eczéma.
La recherche a été financée par le MISTI Worldwide Seed Resources, les National Institutes of Wellbeing, le Burroughs Wellcome Fund, le programme du ministère mexicain des Impôts pour la recherche en santé et le développement technologique et une bourse de la Fondation allemande pour la recherche.
