Les fibres amyloïdes sont présentées à partir d'un peptide dérivé de la protéine CsgA d'E. coli. Crédit : Le laboratoire Chapman
Implants artificiels de hanche, les implants du genou et les cathéters sont sensibles aux infections :les bactéries qui circulent dans le système sanguin peuvent s'accumuler sur ces surfaces étrangères et se replier pour proliférer.
Maintenant, chercheurs de l'Université du Michigan, en collaboration avec le Scripps Research Institute, ont découvert qu'une protéine produite dans le corps humain pouvait lutter contre ce problème.
Lorsque les bactéries s'accumulent sur une surface, ils forment une couche protectrice appelée « biofilm ». Ces biofilms sont maintenus ensemble par un échafaudage composé d'une protéine appelée « amyloïde » que la bactérie elle-même produit. L'amyloïde bactérien est similaire à la structure qui grogne les neurones dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, perturber la capacité de la personne à former et à se remémorer des souvenirs.
Dans le cas de bactéries sur une prothèse, les biofilms protègent la colonie de bactéries de son environnement, y compris des antibiotiques qu'un médecin pourrait prescrire pour attaquer l'infection. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont découvert qu'une protéine produite par l'homme appelée transthyrétine, ou TTR, peut supprimer la formation d'amyloïde et de biofilm dans E. coli, une souche bactérienne commune trouvée chez les humains.
L'équipe, qui comprend Matthew Chapman, U-M professeur de moléculaire, biologie cellulaire et développementale; Joël Buxbaum, professeur de médecine moléculaire avec TSRI; et auteur principal Neha Jain, un stagiaire postdoctoral au laboratoire Chapman, ont publié leurs résultats dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
La protéine transthyrétine humaine peut adopter une forme agrégée ou amyloïde dans certaines conditions. Crédit : Le laboratoire Chapman
"L'une des implications les plus importantes pour la santé des biofilms concerne les cathéters. Sur tout type d'appareil que vous essayez de mettre dans un être humain, un biofilm se formera, " dit Chapman, U-M professeur de moléculaire, biologie cellulaire et du développement. "C'est un énorme, énorme problème parce qu'être cathétérisé pendant quelques jours seulement, les bactéries peuvent former des biofilms sur l'appareil, ce qui peut conduire à des infections graves."
L'équipe a étudié comment le TTR interagissait avec une souche d'E. coli trouvée dans les infections des voies urinaires. Dans les UTI, la souche bactérienne s'installe dans la vessie, formant des communautés de biofilms. Les bactéries d'un biofilm s'enveloppent d'une couche de fibres amyloïdes qui les protègent des facteurs de stress de l'environnement. Les amyloïdes d'E. coli sont composés d'une protéine appelée CsgA.
Lorsque les chercheurs ont mélangé du TTR purifié et du CsgA, CsgA ne pouvait pas fabriquer d'amyloïdes protecteurs. Supprimer la défense clé d'une bactérie contre son environnement pourrait permettre à l'organisme de lutter plus efficacement contre l'infection.
« Il est plus facile de casser des bâtons individuels plutôt qu'un paquet. De même, les infections bactériennes peuvent être traitées plus efficacement si les bactéries ne sont pas maintenues ensemble dans des biofilms, " Jain a déclaré. "Nous avons découvert que TTR peut empêcher la formation de biofilm dans une souche E. coli uropathogène ainsi que d'autres souches bactériennes. "
Buxbaum, qui a longtemps étudié le TTR, a souligné que dans certaines conditions, la TTR peut former elle-même des fibres amyloïdes, et c'est peut-être cette capacité qui donne à la TTR les caractéristiques structurelles pour interrompre la formation d'amyloïde par d'autres protéines, tels que CsgA.
Combattre le feu par le feu :Cependant, la variante de TTR pouvant former des polymères, appelé M-TTR, peut empêcher d'autres protéines d'adopter le pli amyloïde. Les fibres amyloïdes dérivées de protéines curli bactériennes sont représentées ici, et les mêmes protéines mélangées avec M-TTR. M-TTR empêche l'agrégation des fibres amyloïdes des protéines curli bactériennes. Crédit : Le laboratoire Chapman
Environ une personne sur 100 qui subit une arthroplastie de la hanche ou du genou souffre d'une infection, selon l'Académie américaine des chirurgiens orthopédiques. Une étude de 2001 a révélé que 95 pour cent des infections des voies urinaires chez les patients gravement malades remontaient à leurs cathéters, tandis que 87 pour cent des infections du sang provenaient d'un cathéter vasculaire à demeure et 86 pour cent des cas de pneumonie étaient associés à un ventilateur mécanique.
"Il est possible que des produits dérivés ou basés sur ces interactions protéiques puissent réduire ce problème en médecine, que des biofilms se forment sur de nombreuses surfaces artificielles implantées dans le corps, " a déclaré Buxbaum. " L'idée est que nous pourrions imprégner ces surfaces avec cette protéine afin qu'elles ne forment pas ces biofilms et qu'il soit plus facile de traiter ces infections avec des antibiotiques. "
Chapman et Buxbaum disent que la mise en œuvre de cela nécessitera plus de recherches, mais cette décision pourrait aider à prévenir les infections sur les implants ainsi que la résistance aux antibiotiques.
"Si vous pouviez cibler cette résistance, l'hôte peut être en mesure d'éliminer l'infection, " a déclaré Chapman. " Vous pouvez également potentiellement prescrire des doses d'antibiotiques plus faibles ou raccourcir la durée d'utilisation des antibiotiques, ce qui serait de bonnes choses."
