Le staphylocoque doré, un voleur de fer

Science

Le staphylocoque doré détruit spécifiquement les globules rouges de son hôte pour y voler du fer ! Les chercheurs qui viennent de découvrir ce phénomène et d’en décrire le mécanisme proposent une piste pour lutter contre la bactérie : bloquer les deux toxines impliquées dans ce "braquage".

Le staphylocoque doré, bactérie particulièrement redoutable pour les sujets affaiblis, tire son énergie des nutriments qu’il capte chez son hôte. Le microbe est en particulier gourmand en fer, un nutriment essentiel à sa multiplication au cours de l’infection. Mais, le fer à l’état libre (donc facilement accessible) n’est trouvé qu’en quantité très modérée dans notre sang… Alors,comment le  staphylocoque doré parvient-il à s’approvisionner ? Il a fallu la collaboration de trois équipes Inserm* et d'une équipe américaine pour le découvrir : la bactérie est capable devoler le fer lié à l’hémoglobine dans les globules rouges !

Ces travaux ont démarré quand deux des équipes ont découvert que deux toxines secrétées par le staphylocoque doré - LukED et HlgAB - détruisent des cellules immunitaires de l’hôte, les neutrophiles. Pour ce faire, les toxines se fixent spécifiquement à un récepteur situé à la surface des neutrophiles. Or, un homologue de ce récepteur, DARC (pour Duffy Antigen Receptor for Chemokines), avait déjà été identifié à la surface des globules rouges. Les chercheurs ont donc décidé d’explorer le rôle du récepteur DARC en cas d’infection par le staphylocoque doré.

Plusieurs expériences nécessaires

Dans un premier temps, les chercheurs ont utilisé des cellules résistantes aux toxines LukED et HlgAB et leur ont fait exprimer le récepteur DARC. Ces cellules sont devenues sensibles aux toxines et ont été détruites. Les scientifiques ont ensuite étudié des globules rouges de personnes d’origine sub-saharienne : environ 90% de cette population possède des globules rouges déficients ou très pauvres en DARC. Ce travail a été réalisé à partir de sang de donneurs spécifiquement identifiés par l'Institut national de transfusion sanguine. Il a permis d’observer que qu’une déficience en récepteur DARC est associée à une résistance des globules rouges aux deux toxines.

Grâce aux toxines LukED et HlgAB, le staphylocoque doré semble donc en mesure de détruire les globules rouges par l’intermédiaire de leur récepteur DARC. Mais dans quel but ? Les globules rouges étant très riches en fer lié à l’hémoglobine, les chercheurs ont soupçonné les besoins alimentaires de la bactérie. Pour tester cette hypothèse,  ils ont placé la bactérie dans trois conditions de culture : dans un milieu de culture sans fer, dans le même milieu enrichi en fer et enfin dans le surnageant d’une culture de globules rouges traités aux toxines LukED et HlgAB. Résultat des courses : le staphylocoque doré ne se multiplie pas dans le premier cas (en l’absence de fer), mais prolifère dans les deux autres conditions de culture. Il semble donc capable d’utiliser le fer rendu disponible grâce à la destruction des globules rouges par ses toxines."

"Le staphylocoque doré lyse les globules rouges via ces deux toxines pour subvenir à ses besoins en fer. Il le détache de l’hémoglobine par un mécanisme qui reste à découvrir", résume Thomas Henry, coauteur des travaux.

Un médicament dans les tuyaux

Les toxines LukED et HlgAB deviennent donc des cibles thérapeutiques de premier choix pour lutter contre les infections à staphylocoque doré. « Deux toxines sont en effet beaucoup plus faciles à cibler qu’un récepteur chez l’hôte, note le chercheur. En outre, bloquer leur activité permettrait de faire d’une pierre deux coups, en les empêchant de détruire à la fois les neutrophiles et les globules rouges ». Un laboratoire développe actuellement deux anticorps monoclonaux dirigés contre six toxines produites par le staphylocoque doré, dont LukED et HlgAB. Les premiers essais chez l’homme devraient démarrer fin 2015.

 

 

Note

*Les équipes de Thomas Henry et de François Vandenesch (unité 1111 Inserm/CNRS/ENS, Centre international de recherche en infectiologie, Lyon) et l’équipe de Caroline Le Van Kim et Yves Colin (unité 1134 Inserm/Université Paris-Diderot/ Institut national de transfusion sanguine, Paris), en collaboration avec l’équipe américaine de Victor Torres (New York University School of Medicine, New York)

Source

A. Spaan et coll. Staphylococcus aureus Targets the Duffy Antigen Receptor for Chemokines (DARC) to Lyse Erythrocytes. Cell Host & Microbes du 9 septembre 2015