Des chercheurs observent en temps réel la façon dont des bactéries envahissent des larves d'insecte
Des chercheurs au Royaume-Uni ont appliqué une approche originale pour montrer comment des mutants génétiques de bactéries peuvent servir à visualiser étape par étape le rôle des toxines bactériennes dans une infection. Les résultats de leurs observations en temps réel de l'infection d'embryons de drosophiles par des bactéries sont publiés dans le journal PLoS (Public Library of Science) Pathogens. Depuis de nombreuses années, Drosophila melanogaster sert de modèle génétique pour faciliter la compréhension des infections microbiennes. Ces modèles ont certes éclairci certains aspects d'une infection, mais ils sont limités par le fait que les résultats ne se mesurent qu'en termes de mort (ou de survie dans le temps) et que l'on ne peut étudier l'évolution dans le temps qu'en faisant des cultures en boîtes de Pétri à partir de mouches mortes. Il est ainsi très difficile d'observer les interactions à différentes étapes de l'infection, ou d'explorer en détail les premières étapes, pourtant critiques. «Bien souvent, les cellules se comportent très différemment une fois tirées de leur environnement naturel et cultivées dans une boîte de Pétri», déclare le Dr Will Wood de l'université de Bath au Royaume-Uni. «Dans l'organisme d'un invertébré, les cellules de surveillance telles que les hémocytes (l'équivalent des macrophages [globules blancs] vertébrés) sont exposés à divers signaux venant de nombreuses sources. Elles intègrent ces signaux et réagissent en fonction. Lorsque ces cellules se retrouvent dans une boîte de Pétri, il leur manque tous les signaux de cet environnement complexe. Pour bien comprendre les interactions des bactéries avec leur hôte, il est donc vraiment important d'étudier des organismes entiers.» L'équipe a donc injecté dans des embryons de Drosophile des bactéries marquées par des substances fluorescentes, et utilisé la microscopie confocale en accéléré pour étudier les premières interactions entre les phagocytes (globules blancs) des insectes et les envahisseurs. L'injection a porté sur une souche modifiée d'Escherichia coli (E. coli) exprimant la toxine bactérienne «Makes Caterpillars Floppy» ainsi que sur la toxine purifiée. Les chercheurs ont également marqué certaines protéines bactériennes et suivi leur déplacement durant l'infection. Les résultats se sont révélés assez surprenants. «Contrairement à la conviction générale, les [hémocytes embryonnaires de Drosophile] reconnaissent et phagocytent les Escherichia coli injectés», peut-on lire dans l'article. «C'est un processus dynamique, au cours duquel la bactérie est reconnue par le phagocyte et y adhère, et dont le déroulement est remarquablement visualisé en temps réel par microscopie confocale en accéléré. En revanche, l'injection de Photorhabdus, une bactérie pathogène pour l'insecte, se traduit par une immobilisation des hémocytes qui deviennent incapables de phagocyter les envahisseurs.» «Il est vraiment impressionnant de pouvoir filmer en temps réel et dans un organisme entier la bataille que se livrent au niveau microscopique les bactéries et les cellules immunitaires», commente le Dr Nick Waterfield de l'université de Bath. «À terme, nous pourrons ainsi comprendre correctement la nature dynamique du processus d'infection.» Richard Ffrench-Constant, professeur d'histoire naturelle moléculaire à l'université d'Exeter, déclare: «Pour la première fois, nous pouvons réellement étudier une infection en temps réel et dans un vrai organisme. C'est une avancée majeure!» «À terme, pour que les résultats des études in vitro aient un intérêt pour la santé humaine ou animale, ils doivent être vérifiés dans un organisme entier», concluent les auteurs de l'article. «La méthode que nous présentons ici est un modèle parfait pour commencer à résoudre ce problème. Elle pourrait conduire à mieux comprendre les interactions entre le pathogène et l'hôte, dans le cadre complexe d'un organisme pluricellulaire.» Les scientifiques espèrent adapter leur système à l'étude de pathogènes de l'homme tels que Listeria et le Trypanosome. L'observation des interactions entre les bactéries et le système immunitaire fournira des informations importantes sur la façon dont elles entraînent une infection, ce qui pourrait conduire à de meilleurs traitements antibactériens.
Pays
Royaume-Uni