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Infections urinaires : de nouvelles avancées

Infections urinaires/cystites : quand la protéine FimH aide la bactérie Escherichia Coli à se fixer dans le tractus urinaire

Une équipe de chercheurs suisses a découvert le mécanisme utilisé par la bactérie intestinale Escherichia Coli pour remonter dans l’urètre. Plus d’explications dans cet article.

Infections urinaires : la bactérie Escherichia Coli souvent en cause

La bactérie intestinale Escherichia Coli (ou E. coli) est responsable des infections urinaires dans 80 % des cas. Cette bactérie commensale réside normalement dans l’intestin mais elle peut migrer par l’urètre pour atteindre la vessie où elle déclenche une inflammation douloureuse : la cystite. Ce micro-organisme devient donc pathogène quand il se multiple au niveau de la vessie. 

De nombreuses femmes savent par expérience à quel point une cystite et une infection urinaire sont douloureuses. Elles provoquent des brûlures pendant la miction, et l’envie régulière d’uriner avec parfois seulement quelques gouttes émises est désagréable. Dans le cas de ces infections, le principal responsable est la bactérie intestinale Escherichia coli. Les récidives sont par ailleurs très fréquentes et certaines femmes souffrent alors de cystite à répétition

Dans la revue spécialisée « Nature Communication », des chercheurs de l’université de Bâle et de l’école polytechnique fédérale (ETH) de Zurich expliquent comment ce germe parvient à adhérer à la surface des voies urinaires grâce à une protéine dotée d’un mécanisme de blocage sophistiqué, l’empêchant ainsi d’être expulsé avec l’urine.

Comment cette bactérie du système digestif peut-elle se retrouver dans le système urinaire ?

Chez les femmes car ce sont elles les principales concernées, cela s’explique par des raisons anatomiques. L’anus où on trouve des bactéries du microbiote intestinal est proche de l’urètre (un canal composé de muscles qui rejoint la vessie et permet d’excréter l’urine) ; la bactérie E. Coli empreinte cette voie  pour atteindre la vessie, puis s’y fixer, ce qui provoque une inflammation. 

Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Timm Maier du Biozentrum et le professeur Beat Ernst du Pharmazentrum de l’université de Bâle, ainsi que par le professeur Rudolf Glockshuber de l’Institut de biologie moléculaire et de biophysique de l’ETH de Zurich, ont découvert la manière dont les bactéries E. Coli parviennent à s’attacher à la surface de l’urètre grâce à la protéine FimH lors de l’émission d’urine. Puisque ces bactéries pathogènes ne sont pas évacuées, elles peuvent poursuivre leur route. 

Infections urinaires : quand la protéine FimH aide la bactérie Escherichia Coli

La bactérie E. Coli s’attache au tractus urinaire par l’intermédiaire de la protéine FimH

Certaines bactéries possèdent des fimbriae, des appendices qui se situent à la surface de la paroi de ces micro-organismes (comme de petits filaments, voir l’image ci-dessous). Le germe Escherichia coli en est pourvu, à l’extrémité desquels la protéine FimH forme un minuscule crochet, une caractéristique utile permettant de se lier aux cellules. En effet, E. Coli adhère aux sucres des cellules du tractus urinaire et elle possède en plus une propriété particulière : plus la bactérie est sous pression, plus elle s’attache aux molécules de sucre. Lors de l’élimination de l’urine, le flux de liquide génère une importante force de traction permettant de débarrasser aussi les voies urinaires des germes étrangers. Dans le cas d’E. Coli, la protéine FimH empêche son expulsion

« En combinant différentes méthodes biophysiques et biochimiques, nous avons réussi à élucider le comportement de fixation de la protéine FimH de façon plus détaillée que par le passé », explique le professeur Glockshuber. Lors de cette étude, les scientifiques ont pu démontrer la façon dont les forces mécaniques régulent la force de fixation de la FimH. « La protéine FimH est composée de deux parties, la deuxième partie, qui ne se lie pas aux sucres, contrôle la force avec laquelle la première se lie aux molécules de sucre », explique Timm Maier. « Lorsque les deux parties sont séparées par le flux urinaire, le site de fixation se referme. Mais lorsque la force de traction diminue, il s’ouvre et la bactérie se détache pour continuer sa route en remontant le long de l’urètre ».

Infections urinaires : quand la protéine FimH aide la bactérie Escherichia Coli

Un médicament pour agir contre la FimH afin de lutter contre les infections urinaires

Les infections urinaires sont la deuxième raison la plus fréquente de prescription d’antibiotiques. Mais à l’heure où les résistances se multiplient, la recherche d’alternatives thérapeutiques prend de l’ampleur. Pour prévenir et combattre les infections provoquées par E. Coli, des médicaments qui bloquent la fixation des bactéries par l’intermédiaire de la protéine FimH seraient une option intéressante. Cette méthode éviterait la prise d’antibiotiques et permettrait ainsi de réduire l’utilisation élevée de ces médicaments et de prévenir le phénomène d’antibiorésistance. 

Le professeur Ernst, du centre pharmaceutique de l’université de Bâle, travaille depuis plusieurs années au développement d’antagonistes de la FimH, c’est-à-dire une substance qui se fixe sur les récepteurs cellulaires pour l’empêcher de produire ses effets habituels. Les résultats de ces recherches concernant le fonctionnement de la FimH peuvent fortement contribuer à l’identification d’une substance active.

 

Source : 

Maximilian M. Sauer, Roman P. Jakob, Jonathan Eras et al. Catch-bond mechanism of the bacterial adhesin FimH Nature Communications (2016), doi: 10.1038/ncomms10738

Université de Basel

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