Une équipe de chercheurs en maladies infectieuses a mis au level une nouvelle méthode pour identifier les gènes de virulence chez Streptococcus pneumoniae, la principale induce de pneumonie bactérienne. En utilisant cette strategy dans un modèle murin de pneumonie, ils ont pu acquérir de nouvelles connaissances sur la development de la maladie et son interaction avec le virus de la grippe.




« La pneumonie bactérienne est beaucoup as well as courante et as well as mortelle après une an infection virale. Historiquement, un grand nombre de décès lors d’épidémies de grippe telles que la pandémie de 1918 ont été attribués à une pneumonie à pneumocoque », a déclaré Jacqueline Kimmey, professeur adjoint de microbiologie et toxicologie environnementale à l’UC Santa Cruz et co-leading auteur d’un report sur les nouvelles découvertes publié le 28 octobre dans Mobile Host Microbe.

Un système d'analyse génétique donne de nouvelles informations sur la pneumonie bactérienne

Kimmey et ses collègues ont développé une nouvelle méthode pour effectuer une analyse fonctionnelle des gènes afin d’identifier les gènes responsables de la virulence chez S. pneumoniae. Leur méthode s’appuie sur la puissante technologie d’édition de gènes connue sous le nom de CRISPR, qui peut être modifiée pour faire taire sélectivement les gènes ciblés avec une technique appelée interférence CRISPR. Les chercheurs ont créé une bibliothèque regroupée de souches de S. pneumoniae dans laquelle chacun des gènes de la bactérie était ciblé par l’interférence CRISPR dans l’une des souches bactériennes.


Le système d’interférence CRISPR était inductible par l’antibiotique doxycycline, de sorte que les gènes n’ont pas été réduits au silence jusqu’à ce que les bactéries (qui étaient résistantes à l’antibiotique) aient été introduites chez les souris recevant des aliments contenant de la doxycycline. De in addition, un « code-barres » génétique sur les ARN guides utilisés pour cibler les gènes silencieux a permis aux chercheurs de suivre facilement chaque souche après l’infection. En une seule étape de séquençage, ils ont pu identifier quelles souches avaient survécu et provoqué des infections chez les souris.

« C’est un moyen très efficace de couper les gènes individuels et de découvrir lesquels sont importants », a expliqué Kimmey.

Le système a également permis aux chercheurs d’évaluer une period cruciale de l’infection lorsque la plupart des bactéries meurent. Seul un petit nombre de bactéries survivent à ce « goulot d’étranglement » et continuent à provoquer des maladies invasives.

« Les poumons sont en fait très bons pour éliminer les bacterial infections », a déclaré Kimmey. « Même lorsque nous avons donné aux souris une quantité assez élevée de bactéries, il y avait un énorme goulot d’étranglement, et très peu de bactéries ont pénétré dans le sang.

Les chercheurs ont estimé que seulement 25 cellules bactériennes pouvaient survivre au goulot d’étranglement et provoquer des maladies. Ils ont également trouvé une quantité surprenante de variation dans le résultat du goulot d’étranglement, même si les souris étaient génétiquement identiques et ont été infectées par un protocole soigneusement contrôlé. Les effets du goulot d’étranglement ont éclipsé les effets de silençage génique, entraînant peu de différence entre les souris témoins et celles dans lesquelles les gènes bactériens ont été réduits au silence.

« Il n’y avait aucune cohérence quant aux souches qui ont survécu, et il y avait une énorme variabilité dans la taille du goulot d’étranglement », a déclaré Kimmey. « Nous savons qu’il existe une grande variabilité dans la progression clinique de la maladie chez les humains, il est donc très excitant de voir autant de variations dans ce système hautement contrôlé.

Les chercheurs ont ensuite ajouté la grippe au système, infectant les souris avec la grippe de variety A avant d’introduire S. pneumoniae. Chez les souris pré-infectées par la grippe, il n’y avait pas de goulot d’étranglement, et une dose relativement faible de bactéries a provoqué une infection rampante dans les poumons. Cela a permis aux chercheurs d’évaluer les effets du silençage génique sur la virulence des bactéries.

Les résultats ont montré que plusieurs gènes jouent un rôle important dans les bacterial infections à pneumocoques, y compris les gènes identifiés comme facteurs de virulence dans des études précédentes, tels que les gènes des capsules bactériennes. Étonnamment, le gène de la principale toxine de la bactérie, la pneumolysine, ne semble pas nécessaire au développement des bacterial infections. Avec d’autres découvertes récentes, cela suggère que la pneumolysine pourrait être plus importante pour la transmission que pour la survie chez l’hôte, ont déclaré les chercheurs.

Un aspect mystérieux des bacterial infections à S. pneumoniae est qu’il s’agit d’un colonisateur très courant des voies respiratoires supérieures sans causer de maladie chez la plupart des gens.

« Nous ne savons vraiment pas ce qui contrôle cela », a déclaré Kimmey. « Il semble y avoir une grande population de personnes qui sont colonisées, et normalement c’est ordinary. Mais une an infection virale peut les prédisposer et augmenter le risque de pneumonie bactérienne. »

Pour mieux comprendre les résultats variables observés dans cette étude, Kimmey a déclaré qu’elle prévoyait d’utiliser le système d’interférence CRISPR pour étudier in addition en détail la development des bacterial infections. En milieu clinique, la variabilité de la development de la maladie peut être attribuée à un significant éventail de facteurs. Dans cette étude contrôlée, le processus d’infection lui-même semblait être très variable.

« Le système que nous avons développé nous a donné une manière très élégante de montrer la variabilité des résultats et ce qui semble être une variation aléatoire au cours des bacterial infections, même dans un système contrôlé », dit-elle.