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Notre système immunitaire réagit-il sur toutes les bactéries ?

Notre système immunitaire réagit-il sur toutes les bactéries ?


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Dans notre corps, nous transportons beaucoup de bactéries. Certains d'entre eux sont mauvais pour notre santé, mais d'autres sont bénéfiques. Par exemple, les bactéries peuvent nous protéger contre d'autres bactéries pathogènes.

Mais notre système immunitaire réagit-il à tous bactéries, c'est-à-dire le bon et le mauvais, ou cible-t-il sélectivement le mauvais ? Si oui, comment différencie-t-elle les bactéries bénéfiques des bactéries pathogènes ?


Le système immunitaire est capable de reconnaître les bactéries pathogènes ("mauvaises"), soit par des composants du système immunitaire inné (non spécifique) ou adaptatif (spécifique). Les bactéries pathogènes auront à leur surface un antigène qui les marquera comme « étrangères », ce qui entraînera une réponse immunitaire ciblée contre la bactérie. En revanche, le système immunitaire tolère la flore normale du corps. Le rôle précis que joue le système immunitaire humain dans tolérer et réguler les populations de la flore normale ne sont pas connues, c'est actuellement un domaine de recherche chaud.

Les recherches actuelles suggèrent que le microbiote induit une tolérance immunitaire de l'hôte aux bactéries commensales directement via un modèle moléculaire associé aux microbes (MAMP) et une signalisation polysaccharidique (PSA). Le système immunitaire surveille en permanence le microbiote résident, et certains mécanismes antimicrobiens sont constitutivement engagés pour empêcher la prolifération des microbes colonisateurs : cela maintient ce qu'on appelle vaguement homéostasie immunitaire. Les mécanismes qui contrôlent la tolérance (intestinale) comprennent ceux qui :

1) minimiser exposition vers et 2) immunitaire reconnaissance du microbiote intestinal et 3) ceux qui réguler à la baisse réponses immunitaires par des mécanismes intracellulaires et intercellulaires.

La recherche a montré que la tolérance du microbiote normal de l'intestin semble nécessiter un vaste réseau de cellules immunitaires régulatrices comprenant Tregs et (tolérogène) cellules dendritiques. Dérivé du thym Treg ont été découverts par le Dr Leszek Ignatowicz comme un acteur crucial impliqué dans "l'éducation" du système immunitaire sur les diverses colonies bactériennes de la flore intestinale de souris. En réponse à la diversité des bactéries intestinales présentes dans l'intestin, les Tregs expriment un «répertoire des récepteurs des cellules T» (TCR) qui reconnaissent les antigènes caractéristiques des colonies bactériennes individuelles dans l'intestin. Lors de l'engagement de ces récepteurs, Tregs supprime les adaptatif réponse immunitaire, notamment par la libération de cytokines immunomodulatrices comme l'interleukine-2. De plus, il a été découvert que les bactéries intestinales peuvent également être reconnu et protégé par un distinct inné population de cellules lymphoïdes (ILC) dans la muqueuse intestinale de souris. Ces cellules se comportent comme des cellules présentatrices d'antigènes et peuvent reconnaître et présenter des antigènes provenant de bactéries intestinales par le biais du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (MHCII). Mais plutôt que d'activer les lymphocytes T CD4+ via l'engagement de MHCII, ces ILC fonctionnent en suppression des lymphocytes T CD4+ grâce à l'engagement du MHCII. Les lymphocytes T CD4+ sont impliqués dans l'élimination des agents pathogènes/bactéries, et donc la suppression des lymphocytes T CD4+ est impliquée dans la tolérance immunitaire de la flore normale.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352345X14000083

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4007055/


Comment la bactérie de Lyme peut déjouer le système immunitaire humain

Un chercheur de l'Université du Maryland (UMD) a découvert un mécanisme par lequel la bactérie qui cause la maladie de Lyme persiste dans le corps et combat vos premières réponses immunitaires innées.

Le Dr Utpal Pal, professeur de médecine vétérinaire, a étudié la bactérie Borrelia burgdorferi tout au long de ses douze années avec l'UMD, et ses travaux ont déjà produit le marqueur protéique utilisé pour identifier cette infection bactérienne dans le corps.

Aujourd'hui, le Dr Pal a isolé une protéine produite par la bactérie qui désactive l'une des premières réponses immunitaires de l'organisme, donnant un aperçu de mécanismes qui sont largement méconnus. Il a également observé un phénomène inédit démontrant que même sans cette protéine et avec une réponse parfaite du système immunitaire, les bactéries peuvent réapparaître dans le corps des semaines plus tard.

Comprendre cette bactérie, qui fait partie des quelques agents pathogènes qui peuvent réellement persister dans le corps pendant de longues périodes, a des implications majeures pour le traitement des maladies transmises par les tiques comme la maladie de Lyme, qui est un problème de santé publique de plus en plus chronique et toujours répandu. .

"La plupart des gens ne réalisent pas qu'ils se promènent avec plus de cellules bactériennes dans leur corps que leurs propres cellules, nous sommes donc vraiment des sacs de bactéries", explique Pal. "La plupart sont bons, mais à la seconde où votre corps détecte quelque chose qui est un agent pathogène et peut provoquer une maladie, votre système immunitaire commence à fonctionner."

Le corps envoie une première vague d'attaque non spécifique pour tuer les bactéries détectées qui ne lui appartiennent pas. Cela se produit en quelques heures à quelques jours. Si cela ne fonctionne pas, il faut sept à dix jours pour se renseigner sur l'ennemi et envoyer une grande deuxième vague de renforts pour tuer ce qui reste.

« La maladie de Lyme est en fait causée par votre système immunitaire », explique Pal. “Cette bactérie remporte la première bataille, et votre corps réagit tellement de manière excessive qu'elle provoque une inflammation intense dans toutes les articulations et les zones que la bactérie se propage en envoyant autant de renforts pour la tuer. Borrelia est ensuite tué, mais l'inflammation persiste et provoque bon nombre de vos symptômes de la maladie de Lyme. C'est pourquoi tuer Borrelia lors de la première vague d'immunité est si important.

Les Centers for Disease Control and Prevention estiment à environ 300 000 cas de maladie de Lyme chaque année aux États-Unis. Cependant, ces cas sont largement sous-estimés et sous-déclarés, en raison de l'attention portée aux maladies transmises par les moustiques comme le paludisme.

« La majorité de toutes les maladies à transmission vectorielle aux États-Unis sont en fait transmises par les tiques, et 6 des 15 maladies distinctes des tiques sont transmises par la tique Ixodes que nous étudions dans notre laboratoire », explique Pal. « Les symptômes de ces maladies se présentent de la même manière que de nombreuses autres maladies et sont difficiles à cerner.

Aujourd'hui, la maladie de Lyme chronique est une préoccupation croissante. Six à douze mois après l'antibiothérapie traditionnelle, de nombreuses personnes présentent des symptômes non objectifs qui reviennent avec une intensité variable et aucune stratégie de traitement actuelle, connue sous le nom de syndrome de la maladie de Lyme post-traitement.

La recherche du Dr Pal a fait la lumière sur ce problème et a ouvert la voie à de futures recherches et options de traitement en découvrant que même sans la protéine utilisée pour vaincre la première vague de défense immunitaire, l'infection peut réapparaître dans le corps des semaines plus tard.

« Cela signifie qu'il existe une deuxième ligne de défense pour Borrelia, tout comme pour le système immunitaire de notre corps. Cela n'avait jamais été observé auparavant et nous donne un aperçu de ce qui pourrait être à l'origine de ces cas chroniques de maladie de Lyme », explique Pal.

Le Dr Pal est fréquemment consulté pour son expertise et a écrit des livres sur cette bactérie très polyvalente. Le gouvernement fédéral a récemment mis davantage l'accent sur la recherche sur les maladies transmises par les tiques et sur un problème majeur de santé publique avec l'adoption de la 21st Century Cures Act.

Dans ce cadre, le Dr Pal a été invité à faire partie d'un sous-comité du groupe de travail sur les maladies transmises par les tiques pour le département américain de la Santé et des Services sociaux, axé sur les vaccins et les traitements contre les maladies transmises par les tiques, guidant les futures recherches dans le domaine.

Le Dr Pal détient actuellement deux subventions RO1 simultanées de plusieurs millions de dollars des National Institutes of Health pour ce travail, uniquement accordées pour des recherches très importantes et influentes.

"Je suis fasciné par Borrelia, et cette découverte ouvrira la porte à beaucoup plus de travail pour traiter et contrôler des maladies importantes comme la maladie de Lyme", déclare Pal.

L'article du Dr Pal’s, Plasticity in early immune evasion strategies of abacter pathogen, est publié dans les Actes de la National Academy of Sciences.


Comment les bactéries de votre intestin peuvent-elles interagir avec votre système immunitaire ?

Nous apprenons encore comment les bactéries intestinales et le système immunitaire interagissent. La recherche suggère que l'interaction a évolué au fil du temps pour gérer l'équilibre entre la réaction aux agents pathogènes nocifs et la tolérance aux organismes non nocifs. Vous voulez que votre système immunitaire réagisse aux agents pathogènes qui peuvent vous rendre malade, tout en laissant les bactéries bénéfiques vivant dans votre intestin vaquer à leurs occupations.

Nous apprenons encore à quoi ressemble un microbiome intestinal sain. Les preuves suggèrent qu'un microbiome équilibré et diversifié pourrait contribuer à une meilleure santé globale, et qu'un microbiome moins diversifié ou moins équilibré peut avoir un impact négatif sur la santé.

Un article de synthèse de 2014 suggère que la surutilisation d'antibiotiques, les changements de régime alimentaire et l'élimination d'organismes bénéfiques qui travaillent avec des bactéries (comme les nématodes, une sorte de ver) dans les pays à revenu élevé peuvent avoir entraîné des microbiomes intestinaux qui manquent de résilience et de diversité. des fonctions requises pour établir des réponses immunitaires équilibrées. Pourquoi est-ce important ?

Le fait d'avoir des bactéries intestinales moins diversifiées a été lié aux maladies inflammatoires de l'intestin et à l'augmentation des maladies auto-immunes dans les pays développés.

Par exemple, une étude de 2013 a révélé que les enfants vivant au Bangladesh ont des microbiomes intestinaux plus diversifiés que les enfants des États-Unis. Les chercheurs suggèrent que les différences alimentaires – les enfants aux États-Unis mangeant plus de graisses animales et de protéines – sont un facteur.


Qu'est-ce que les bactéries intestinales ont à voir avec les vaccins? Shutterstock


Quand votre système immunitaire devient votre pire ennemi

Le système immunitaire, qui est notre meilleure arme contre les hôtes indésirables tels que les bactéries, est construit comme une défense contre l'invasion.

Les soldats de première ligne recherchent en permanence les ennemis et sonnent l'alarme lorsqu'un danger est détecté. Nous appelons cela le "système immunitaire lsquoinné".

Peu importe s'ils ont déjà vu l'ennemi, car ils considèrent simplement tous les étrangers comme des hostiles. Les fantassins sont constitués de protéines et de globules blancs, qui réagissent contre l'ennemi et font généralement bien leur travail.

Mais le système immunitaire inné peut aussi devenir notre pire ennemi, lorsqu'il devient hyperactif ou qu'il est amené à attaquer le corps. Cela peut entraîner des maladies cardiovasculaires, exacerber la septicémie (empoisonnement du sang) ou des maladies neurologiques, et dans le pire des cas, cela peut coûter la vie au patient.

Le système immunitaire peut &lsquoexploser&rsquo

Il y a deux problèmes en particulier avec la réponse immunitaire innée.

Premièrement, le système immunitaire inné est le premier intervenant sur les lieux et peut devenir hyperactif lorsqu'il rencontre une infection grave, des blessures graves ou des brûlures.

L'intention est de tuer les bactéries ou de réparer les tissus endommagés, mais le résultat peut être une &lsquoexplosion&rsquo qui non seulement combat les microbes invasifs mais attaque également l'hôte (patient).

Cela provoque une inflammation dans le corps, qui peut devenir incontrôlable et finir par faire plus de dégâts que les bactéries ne le feraient jamais. Dans le pire des cas, cela peut entraîner une défaillance organique et la mort.

Nous avons tous une immunité innée qui peut « exploser ». Considérez-la comme une bombe non explosée, qui ne cause des dommages que lorsqu'elle explose réellement.

Le système immunitaire peut réagir contre les propres tissus du corps

Heureusement, cela arrive rarement.

Normalement, le système immunitaire s'occupe de la bactérie, mais si elle se propage dans la circulation sanguine, comme c'est le cas dans la septicémie, elle peut parfois initier une sorte de "suicide immunologique" où notre système immunitaire inné nous nuit pour tenter de nous sauver.

Deuxièmement, la réponse immunitaire innée peut réagir contre les propres tissus du corps en cas de blessure telle qu'une crise cardiaque aiguë, le rejet d'un organe greffé ou une maladie vasculaire chronique qui conduit à l'athérosclérose.

Dans de tels cas, les fantassins ne réagissent pas contre les envahisseurs ennemis, mais contre nos propres tissus endommagés.

Le système immunitaire aidera à réparer les dégâts, mais s'il est trop important, les fantassins peuvent mal comprendre la situation et déclencher une guerre pour tenter de combattre les prétendus étrangers.

Les tentatives précédentes pour amortir le système immunitaire ont échoué

Lorsque les fantassins enregistrent une menace, ils commencent à informer les autres de réagir, et tout un bataillon d'acteurs biologiques se met au travail. Ces molécules & mdashcytokines & mdash provoquent une inflammation.

Les scientifiques ont déjà essayé d'étudier un certain nombre d'entre eux sans succès. Ils ont essayé de les inhiber tout en traitant des patients pour un empoisonnement du sang et une gamme d'autres maladies, où le système immunitaire inné peut réagir de manière excessive et nuire au patient.

Tous les essais cliniques précédents ont été interrompus avant que le remède puisse être utilisé. Donc que fais-tu?

Deux systèmes centraux doivent être bloqués

L'un de nous, Tom Eirik Mollnes, a suggéré que la seule façon d'atténuer l'explosion de la réponse du système immunitaire inné est de bloquer certains groupes de fantassins avant qu'ils ne provoquent une inflammation et des dommages aux organes.

Ce traitement cible deux groupes particuliers, qui réagissent dès que le danger approche. Ce sont deux des systèmes les plus importants dans la guerre des fantassins :

Mollnes et son équipe ont découvert qu'il est nettement plus efficace d'inhiber ces systèmes dès le départ, avant que l'explosion de l'inflammation ne puisse se produire. Nous l'avons maintenant démontré dans des échantillons de sang humain en laboratoire.

Nous avons ensuite montré qu'il fonctionnait également chez les souris et les porcs souffrant d'empoisonnement du sang. Ils ont survécu plus longtemps lorsque les molécules de ces deux systèmes centraux (C5 dans le système du complément et CD14 dans la famille TLR) étaient simultanément inhibées.

Ces résultats étaient complètement en contradiction avec les études précédentes, qui bloquaient des molécules uniques libérées après l'activation du système du complément et du TLR.

Nous suggérons donc que le blocage de ces deux systèmes immédiatement lorsqu'ils découvrent un danger est le traitement le plus efficace dans les cas où un patient risque de mourir par une contre-attaque trop explosive du système immunitaire.

Les fantassins interprètent mal leurs devoirs

Il existe également un certain nombre de cas, qui ne sont pas aussi dangereux que l'empoisonnement du sang, où il peut également être pertinent de bloquer la réponse de notre système immunitaire.

Cela s'applique lorsque des groupes de fantassins (le système du complément et le TLR) interprètent mal leurs fonctions.

Ils pensent qu'ils devraient attaquer un ennemi, mais attaquent plutôt les propres tissus endommagés du patient, qu'ils ne reconnaissent pas comme faisant partie du corps en raison des dommages.

C'est le cas pour un certain nombre de maladies, telles que l'athérosclérose, les maladies rénales (y compris les organes transplantés rejetés) et les maladies auto-immunes (telles que l'arthrite), où le corps produit des anticorps contre ses propres tissus et active le système du complément.

Le même problème se produit dans les maladies neurologiques dangereuses et dans un certain nombre d'autres maladies où il pourrait aider à inhiber les systèmes du complément et/ou TLR. Nous devons donc tester une médecine qui inhibe les deux systèmes simultanément.

Nous espérons que notre stratégie pourra constituer la base de futurs traitements pour une gamme de maladies causées par le système immunitaire inné.


Afin de vous assurer que votre système immunitaire est au top, assurez-vous d'avoir tous les vaccins nécessaires. Les adultes oublient souvent de renouveler les vaccins qu'ils avaient quand ils étaient jeunes. Vérifiez si vous avez besoin de rappels pour le tétanos, la diphtérie, la coqueluche, la polio, l'hépatite, le pneumocoque, la méningite, la rougeole, les oreillons, la rubéole, la grippe et autres. N'hésitez pas à en parler à votre médecin !

Les virus et les bactéries n'ont aucune chance avec un système immunitaire fort


Dans votre classe

Cet article met en évidence le rôle que jouent les chimistes dans la production de vaccins et l'importance de la chimie en biologie. Les vaccins nous aident à combattre les maladies causées par des bactéries ou des virus et les chimistes ont découvert des moyens de maintenir les vaccins actifs même lorsqu'ils ne sont pas réfrigérés. Les scientifiques utilisent également la chimie pour amplifier la réponse immunitaire des vaccins chez les personnes les plus vulnérables. Utilisez cet article pour fournir des contextes du monde réel lorsque vous enseignez les sels et le modèle particulaire et pour établir des liens interdisciplinaires avec la biologie.

Tous les vaccins agissent contre un germe spécifique. Pour ce faire, ils ciblent les éléments constitutifs chimiques que contiennent les virus et les bactéries. Dans de tels germes, les gènes constitués d'ADN ou de molécules d'ARN similaires agissent de la même manière qu'un programme informatique pourrait contrôler un robot. Ils codent des instructions sur la façon d'assembler de petites molécules d'acides aminés en protéines plus grosses qui constituent le corps des germes.

Les bactéries, qui sont beaucoup plus grosses que les virus, peuvent voyager dans notre sang et se multiplier d'elles-mêmes, se copiant plusieurs fois. Finalement, notre système immunitaire apprend à fabriquer un autre type de protéine, appelé anticorps, qui peut reconnaître les formes de protéines bactériennes. Les anticorps adhèrent aux bactéries en utilisant des forces intermoléculaires comme la liaison hydrogène. Les anticorps peuvent alors signaler aux globules blancs de venir tuer les envahisseurs indésirables. La plupart des vaccins entraînent notre système immunitaire à fabriquer les anticorps nécessaires aux mauvais germes avant qu'ils ne nous infectent, explique Katie.

Au cours de la production de vaccins, les virus sont souvent cultivés dans des œufs de poule ou des cellules humaines en culture

Les vaccins sont souvent fabriqués à partir de germes qui ont déjà été tués ou apprivoisés. L'exposition de notre système immunitaire à de tels germes inactifs permet aux anticorps d'apprendre à les reconnaître. Par exemple, la plupart des vaccins contre la grippe utilisent des virus grippaux affaiblis mais vivants. Au cours du processus de fabrication, les virus sont injectés dans des œufs de poule, où ils se multiplient. Les entreprises peuvent ensuite retirer le virus à l'aide d'une aiguille pour une utilisation dans les vaccins. Dans la plupart des cas, le vaccin lui-même est associé à un autre composant, appelé adjuvant, juste avant d'être administré aux personnes. Le phosphate d'aluminium et l'hydroxyde d'aluminium sont parmi les adjuvants les plus couramment utilisés.

L'utilisation d'adjuvants est un processus délicat, car « nous ne savons pas exactement comment ils fonctionnent », admet Katie. "Ils amplifient la réponse immunitaire à la protéine que vous essayez d'utiliser dans votre vaccin", dit-elle. « Les adjuvants sont vraiment importants pour vacciner les jeunes enfants et les personnes âgées, où nous savons que les réponses aux vaccins ne sont pas aussi bonnes que chez les adultes. Mais si vous donnez trop d'adjuvant, vous avez très mal au bras, et ainsi de suite. C'est généralement l'adjuvant qui vous donne des effets secondaires.

Un coup de pouce pour les pays pauvres

Un autre problème est que les vaccins peuvent se décomposer, explique Manjari Lal, qui fait des recherches sur la formulation de vaccins à PATH, une organisation internationale à but non lucratif axée sur l'innovation en matière de santé. « La dégradation la plus courante est la dénaturation des protéines, qui implique le déploiement de la structure tridimensionnelle », dit-elle. Cela peut être causé par la chaleur, la force physique ou une dégradation chimique. La décomposition chimique peut être particulièrement importante lorsque les vaccins sont convertis de liquide en poudre par lyophilisation. Dans cette approche, les employés de PATH congèlent des solutions contenant des stabilisateurs de sucre et éliminent la glace en mettant le récipient dans lequel ils se trouvent sous vide. Le pH du vaccin doit rester stable pendant ce processus pour éviter les dommages chimiques. Manjari et ses collègues doivent ajouter la bonne combinaison et le bon type de sels pour garantir cela.

De même, la panne thermique est un problème lorsque les vaccins doivent être envoyés dans des pays pauvres et chauds où les réfrigérateurs sont rares. Les collègues de l'Institut Jenner de Katie ont trouvé un moyen de faire en sorte que les mélanges survivent à la chaleur en utilisant du sucre de table commun, du saccharose et une autre forme de sucre, le tréhalose. Les scientifiques laissent un mélange de ces sucres et du vaccin et de l'adjuvant sécher lentement sur un filtre ou une membrane, où ils se solidifient en une fine pellicule sucrée. Les groupes fonctionnels alcool sur les sucres maintiennent la forme des protéines vaccinales stable à l'aide d'interactions intermoléculaires, y compris encore une fois la liaison hydrogène.

Manjari et ses collègues de PATH utilisent également une approche similaire, et elle souligne l'importance d'arrêter le mouvement des protéines. Comme il y a peu d'eau, il est également difficile pour d'autres substances de pénétrer dans le film pour décomposer les protéines. Les vitesses de réaction de dégradation ralentissent énormément. Dans la méthode de l'Institut Jenner, les fabricants de vaccins placent ensuite la membrane dans une simple cartouche en plastique qui peut reposer au bout d'une seringue. Ensuite, lorsque le vaccin est nécessaire, le personnel médical peut simplement le rincer à l'eau, libérer le vaccin et l'injecter à un patient.

Explorer les liens transversaux entre la chimie et la biologie

Révision synoptique, tranche d'âge 16-18

Faites des liens transversaux avec la biologie avec ces questions synoptiques pour amener vos élèves à réfléchir à la chimie dans des contextes inconnus. Il existe deux versions de la ressource, une où les questions sont regroupées en sujets et une autre où elles sont dégroupées. Des questions pourraient être sélectionnées et utilisées pour stimuler la discussion en classe. Alternativement, ils pourraient être utilisés dans une feuille de travail pour une activité de révision ou d'extension, soit à la fin d'un sujet (les questions groupées) soit à la fin du cours (les questions synoptiques).

Téléchargez la ressource avec des questions groupées (en MS Word ou pdf) ou des questions synoptiques (en MS Word ou pdf).

Pour de nombreux vaccins largement utilisés, les chercheurs ont trouvé le bon déclencheur pour former des anticorps parce qu'ils "ont eu de la chance au début du processus", explique Katie. Avec des connaissances scientifiques limitées, les vaccins contre d'autres maladies sont hors de portée. Ces maladies sont souvent causées par des virus, contre lesquels les anticorps ne fonctionnent parfois pas. C'est parce que les virus peuvent reconnaître et saisir des protéines à la surface de nos cellules. Les virus se frayent un chemin à l'intérieur de ces cellules et détournent leur machinerie protéique pour produire des copies d'eux-mêmes.

"Ensuite, le travail est beaucoup plus difficile car vous devez éliminer le virus de l'intérieur de ces cellules infectées, et les anticorps ne peuvent pas le faire", note Katie. Une option, que Katie et ses coéquipiers ont utilisée pour développer un vaccin contre Ebola, consiste à empêcher les virus de pénétrer dans les cellules. C'est possible parce qu'au cours de la dernière décennie, il est devenu beaucoup moins cher de lire les gènes codant la façon dont les germes sont construits. Elle peut déterminer quels gènes sont liés aux protéines qu'Ebola utilise pour s'accrocher à nos cellules.

"Nous pouvons ensuite générer un vaccin qui produit des anticorps contre ces protéines", explique Katie. « C'est très simple, car il n'y a que sept protéines codées dans le génome d'Ebola. » La fabrication d'un vaccin contre Ebola est étonnamment facile – aucune de celles qui ont été testées sur des personnes n'a échoué, note-t-elle. Ils n'avaient principalement pas existé car personne n'avait priorisé leur développement.

Faire éclore des idées différentes

Un autre problème survient lors de la production, lorsque les entreprises cultivent des virus dans les œufs. À ce stade, les virus peuvent changer légèrement et devenir moins efficaces dans les vaccins. Au lieu de cela, Katie et ses collègues scientifiques de l'Institut Jenner produisent des protéines à utiliser dans les vaccins en modifiant génétiquement des bactéries, des levures ou des cellules d'insectes pour les fabriquer. Ils peuvent ensuite ouvrir les cellules par explosion et séparer les protéines dont elles ont besoin à l'aide de techniques de purification chimique comme la chromatographie.

De telles avancées font partie d'une amélioration générale de la production de vaccins qui ouvre également des opportunités pour les rendre plus puissants que jamais. Katie se spécialise dans la fabrication de vaccins « sous-unitaires » qui peuvent entraîner un type de globule blanc appelé cellule T à tuer les cellules infectées par le virus. « Vous prenez un virus du rhume et supprimez environ la moitié de son génome », explique-t-elle. "Il ne peut pas se reproduire à l'intérieur d'un humain, mais peut exprimer un gène et montrer une protéine au système immunitaire." C'est "beaucoup plus difficile" que de fabriquer des vaccins d'entraînement aux anticorps, dit-elle, mais cela pourrait aider à faire face à un problème important. problème : les vaccins contre la grippe ne fonctionnent parfois pas.

Source : © Amos Gumulira/AFP/Getty Images

Une infirmière attend pour administrer un traitement aux enfants malades au début du programme pilote de mise en œuvre du vaccin contre le paludisme à l'hôpital communautaire Mitundu à Lilongwe, au Malawi, le 23 avril 2019

Ce problème se produit parce qu'il existe de nombreuses souches différentes de grippe, qui portent des noms comme H1N1 ou H5N1. Le H fait référence à une protéine appelée hémagglutinine, qui est la cible des anticorps issus des vaccins conventionnels. Actuellement, si un vaccin ne couvre pas la souche qui nous infecte, notre système immunitaire n'est pas formé pour le combattre. L'hémagglutinine a une tête et une tige, les anticorps des vaccins ciblant normalement la partie de la tête. Cependant, cette partie varie entre les différentes versions de l'hémagglutinine. La tige est plus uniforme et stable, mais généralement ignorée par le système immunitaire. L'utilisation du gène de cette tige pour fabriquer un vaccin sous-unitaire pourrait protéger contre toutes les formes de grippe.

L'Institut Jenner utilise cette approche sur d'autres maladies pour lesquelles des vaccins sont nécessaires de toute urgence, notamment le VIH, la tuberculose et surtout le paludisme. "La grande épidémie d'Ebola en Afrique de l'Ouest il y a deux ans a tué environ 11 000 personnes", observe Katie. « Le paludisme tue ce nombre toutes les deux semaines ! » Le paludisme est causé par des parasites beaucoup plus gros et plus complexes génétiquement que les bactéries ou les virus. Il est donc difficile de décider quelle protéine un vaccin doit cibler.

Katie met en évidence un vaccin contre le paludisme qui est entré dans des essais humains à grande échelle en avril 2019, et qui est en développement depuis 30 ans. Maintenant que nous comprenons beaucoup mieux la science, le paludisme pourrait être l'une des premières maladies à bénéficier de moyens améliorés d'autodéfense immunitaire, suggère-t-elle. "Nous pouvons rendre le vaccin moins cher et plus facile à fabriquer, potentiellement plus sûr et peut-être plus rentable – en le faisant entrer dans la version du 21e siècle, espérons-le."


L'incroyable influence des microbes intestinaux sur notre système immunitaire

Crédit : CC0 Domaine public

Les maladies auto-immunes et allergiques comme la maladie de Crohn, la sclérose en plaques ou le diabète de type 1 pourraient-elles un jour être traitées avec des microbes dans votre intestin ?

À l'intérieur de votre intestin se trouve un ensemble de bactéries, de champignons et de virus connus sous le nom de microbiote intestinal.

Étonnamment, ils commencent à se développer immédiatement après notre naissance. Avec les bactéries de notre mère colonisant rapidement notre corps et nos intestins, en quelques semaines, notre tractus gastro-intestinal est chargé de microbes.

Cette vaste communauté de micro-organismes vit dans notre corps et est essentielle au fonctionnement de certaines parties de notre corps. En fait, ces micro-organismes sont si importants qu'ils sont aussi importants dans notre corps que nos propres cellules.

En ce qui concerne notre intestin, le microbiote est principalement composé de bactéries, bien qu'il existe également des champignons et des virus.

Notre intestin contient des milliards de ces cellules bactériennes à tout moment, et l'une de leurs tâches consiste à produire des vitamines essentielles que notre corps ne peut pas fabriquer, comme la B1 à B12, le folate, la vitamine K et la thiamine.

Une autre fonction importante de ces microbes est leur influence sur le système immunitaire. C'est la première ligne de défense du corps contre les infections. Le système immunitaire nous maintient également en bonne santé en éliminant nos propres cellules lorsqu'elles deviennent malades.

Ces dernières années, les microbes de notre intestin ont fait l'objet d'intenses recherches. Ce qui a émergé, ce sont des liens étroits entre notre santé et la présence ou l'absence de groupes spécifiques de microbes intestinaux.

Microbes intestinaux et système immunitaire

Sarkis Mazmanian est professeur de microbiologie au California Institute of Technology. Il étudie comment les microbes intestinaux affectent notre santé depuis plus de 15 ans.

"Le microbiote intestinal chez l'homme varie d'un individu à l'autre", explique Sarkis.

« Un nouveau concept a émergé en biomédecine selon lequel l'équilibre des différentes espèces bactériennes dans l'intestin peut influencer l'activation ou non du système immunitaire.

"C'est important, car un système immunitaire suractivé peut entraîner des lésions tissulaires et des symptômes au fil du temps", ajoute-t-il.

"[On] pense qu'il est à l'origine de nombreux troubles auto-immuns, inflammatoires et allergiques chez l'homme."

Sarkis pense que la colonisation par des bactéries aux propriétés anti-inflammatoires peut prévenir ou même traiter de nombreuses maladies à l'avenir.

Au cœur d'un système immunitaire efficace se trouve un équilibre chimique délicat qui aide les cellules immunitaires à identifier les amis des ennemis. Les bactéries intestinales sont des acteurs importants dans cet équilibre. Ils prennent les fibres que vous mangez et les digèrent, les transformant en molécules plus petites.

Un groupe de ces molécules sont les acides gras à chaîne courte (AGCC), un élément crucial de notre santé gastro-intestinale. Les AGCC peuvent influencer une gamme de cellules et de fonctions dans le corps, entraînant des changements dans la fonction immunitaire de l'intestin.

Ces AGCC influencent également une autre cellule immunitaire importante, les cellules T régulatrices.

Les cellules T sont les informateurs du système immunitaire, indiquant à votre corps comment réagir aux agents pathogènes ou aux germes envahissants.

Les AGCC produits par les bactéries intestinales interagissent avec les cellules T et peuvent influencer leur comportement, les amenant à attaquer ou à épargner les cellules.

Surmenage du système immunitaire dans le diabète de type 1

Le microbiote intestinal a également été lié au diabète de type I, une maladie auto-immune affectant plus de 150 000 Australiens.

Cette condition empêche le corps de produire suffisamment d'insuline parce que son propre système immunitaire attaque les cellules pancréatiques chargées de cette tâche.

Dans une étude, les chercheurs ont nourri des souris avec un certain nombre de régimes spéciaux fermentés par des microbes intestinaux. Selon le régime alimentaire, cela a conduit à la production de grandes quantités d'acétate ou de butyrate, deux AGCC courants produits par les bactéries intestinales. Ces AGCC semblaient protéger les souris du diabète.

"Ce qui était remarquable dans cette étude, c'était [ces] AGCC protégés du diabète à tant de niveaux", déclare Charles Mackay, professeur d'immunologie à l'Université Monash.

Les AGCC influencent également un autre aspect complexe de notre biologie : notre épigénome.

Travaillant silencieusement aux côtés de notre génome, l'épigénome est un vaste répertoire d'étiquettes chimiques placées sur des molécules d'ADN qui régulent la fonction de nombreux gènes.

Appelées modifications épigénétiques, ces produits chimiques fonctionnent presque comme un manteau. Lorsqu'ils sont placés sur des parties de l'ADN ou des protéines associées, ils influencent leur fonction.

Une conséquence directe des modifications épigénétiques est que les gènes peuvent être activés ou désactivés, et des études ont montré que les AGCC peuvent influencer ces modifications.

Dans une étude de 2016, des chercheurs ont découvert que nourrir des souris avec un régime occidental, riche en graisses et en sucre mais pauvre en fibres, avait des conséquences épigénétiques. Ces souris ont montré des niveaux significativement inférieurs de Bacteroidetes et une plus grande quantité de Firmicutes (deux types courants de bactéries intestinales) par rapport aux souris nourries avec un régime riche en fibres.

"Les AGCC, en particulier le butyrate, peuvent influencer l'expression de certains gènes qui ont un impact important sur la biologie", explique Charles.

D'autres études ont établi un lien entre le microbiote intestinal, l'épigénétique et l'apparition de maladies telles que les maladies inflammatoires de l'intestin, les problèmes immunitaires et même le cancer.

Notre microbiome unique

Nous savons qu'il est important de garder notre intestin en bonne santé, mais l'un des plus grands défis n'a pas encore été résolu : comment le faire ?

« L'état actuel de la recherche sur le microbiome ne fournit pas de moyens largement validés pour améliorer votre microbiome », explique Charles.

"C'est en grande partie parce que plus de travail doit être fait, mais aussi qu'il n'y aura probablement pas d'intervention unique."

Nevertheless, some sure ways to improve the health of your gut and the rest of your body is to eat a healthy diet, rich in fibre and low in fat, sugar and processed foods, as explained by the CSIRO. Also, exercising and sleeping well are a sure way to improve your gut and overall health.

This article first appeared on Particle, a science news website based at Scitech, Perth, Australia. Lire l'article original.


Resistance to antibiotics and to immune system are interconnected in bacteria

E. coli bacterium visualized by electron microscopy. Credit: Electron Microscopy Unit, IGC.

Antibiotics and the immune system are the two forces that cope with bacterial infections. Now, two studies from Isabel Gordo's laboratory, at Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC, Portugal), show for the first time that resistance to antibiotics and to the immune system is interconnected in bacteria. The researchers further discovered that bacteria adaptation to the immune system influences the spectrum of antibiotic resistance and, as a side effect, bacteria become more resistant to some antibiotics, but also more sensitive to other classes of antibiotics. These results were now published in the scientific journals Agents antimicrobiens et chimiothérapie et Applications évolutives.

Bacterial infection requires an effective answer from the immune system. Macrophages are the immune cells that first respond to bacterial infection, by recognizing, engulfing and killing microorganisms. Paulo Durão and colleagues, at Isabel Gordo's laboratory, investigated the ability of bacteria that are resistant to several antibiotics to survive in the presence of macrophages. For this study, they used Escherichia coli bacteria with mutations that confer resistance to two antibiotics, rifampin and streptomycin, which are common in pathogenic bacteria. The researchers observed that these bacteria could survive better inside macrophages than non-resistant bacteria. Paulo Durão: "In our experiments there are no antibiotics present and still, in the harsh environment found inside macrophages, the E. coli strains which have antibiotic resistance seem to be fitter than the susceptible strain. This means that antibiotic treatment selects for antibiotic resistance and simultaneously selects for a higher resistance to the innate immune system."

At the same time, other team members of Gordo's Laboratory investigated the other side of the question: what happens when bacteria become resistant to the immune system? Ricardo Ramiro, first author of this study, conducted a series of experiments, forcing bacteria to evolve in the presence of macrophages. This resulted in bacteria capable of surviving better inside macrophages. Ramiro and colleagues discovered that these bacteria, initially without any resistance to antibiotics, became more resistant to a specific class of antibiotics, the aminoglycosides, and more sensitive to other classes of antibiotics.

"This side effect of bacterial adaptation to the immune system could be used in our favor to better select antibiotics for treatment of infections", says Ricardo Ramiro. "While adapting to the immune system, bacteria become more sensitive to some antibiotic classes. Thus, using those antibiotic classes for treatment of infections, should allow for a faster cure of the infection while minimizing the emergence of antibiotic resistant bacteria."

Isabel Gordo adds: "Our results with E. coli set the ground for future experiments in other important bacterial species, such as M. tuberculose et Salmonelle."

Bacterial resistance to antibiotics has been increasing, posing a serious threat to human health. Understanding the relation between bacteria, immune system and antibiotics can open new avenues to cope with such public health problem.

Paulo Durão et al. Enhanced Survival of Rifampin- and Streptomycin-Resistant Escherichia coli Inside Macrophages, Agents antimicrobiens et chimiothérapie (2016). DOI: 10.1128/AAC.00624-16


Antibiotics can have adverse effects on your immune system

The immune system is your body's defense against invasive bacteria, viruses, and other harmful pathogens. This infection-fighting work happens on a cellular level: White blood cells (leukocytes) fight infections, B cells make antibodies to fight bacteria, and T cells destroy infected cells.

"Sometimes, the body's immune system cannot fight the bacterial infection off alone, which is when antibiotics enter the picture," says Kathleen Dass, MD, a Michigan-based immunologist and allergist. Antibiotics work to either kill off bacteria, or prevent them from reproducing, she explains.

And, in most cases, these drugs are incredibly effective. "In 1900, the top three causes of death were all due to infectious disease. That's no longer the case today, and that's because of… better hygiene, sanitation, vaccines, and antibiotics." says Alex Berezow, PhD, a microbiologist at the American Council on Science and Health.

However, these powerful drugs are not without a downside. For instance, taking antibiotics can destroy the normal, healthy bacteria in your gut. "This can affect the functioning of your digestive system, metabolism, and parts of the immune system that are in the digestive tract," Berezow says.

As Case Western Reserve University researchers found in one lab-based study on mice, antibiotics can destroy the good bacteria that work on behalf of the immune system to fight off fungal infections. Another mice study found that antibiotics made immune cells less effective at destroying bacteria, as well as changing their cells in ways that caused them to protect (instead of kill) the pathogen.

In humans, Berezow notes that changes to gut flora, or the bacteria living within your digestive tract, can also make you more susceptible to infection. And, the changes to the important microorganisms in your gut due to antibiotics can be permanent. "Your normal flora may never actually return completely to normal," Berezow says.


What a glowing green worm can teach us about our immune systems

Dennis Kim , associate professor of biology at MIT, spends his days carefully raising worms that are no bigger than a comma. The students in his lab feed them, watching them grow and multiply on petri dishes that sit in a plastic tub.

Then they infect the worms with deadly bacteria and watch them fight for their lives.

But as the worms die, humans learn how the simplest immune system can stave off a deadly infection while swimming in a world of bacteria.

“We’re interested in how (the worm) defends itself against bacteria,” Kim said. “They have an immune response that has a lot in common with a very ancient and kind of basic sort of branch of the human immune system, called the innate immune system.”

Primitive Immunity

Kim’s lab is studying the innate immune system, which is a first line of defense against infections. It’s a more primitive defense system, where physical barriers keep out bacteria and immune cells swarm to infection sites to fight off pathogens. All multicellular organisms — humans, worms, plants — have this general protection, Kim said.

Humans also have what is known as an adaptive immune system. When our body is attacked by a virus or bacteria, our white blood cells develop highly specialized antibodies to attack the disease.

That response can take days to kick in, and it’s up to the innate immune system to trigger it, said Stephen Calderwood , chief of infectious disease at Massachusetts General Hospital. If the immune system is weakened, either by medications, severe injury or genetic disorders like cystic fibrosis, infections can run rampant.

“Some of the mortality that occurs from bacterial infections occurs very early, in the first 24 hours, and that’s a time when the innate immune system is most relevant. Antibiotics are very effective of course, but often don’t have an opportunity to interact with the bacterium that quickly,” Calderwood said.

The worms, seen through a microscope, swim in a “lawn” of E. coli bacteria.

Why a Tiny Worm May Have the Answers

That innate immune response is the first line of defense in humans, Kim said. But even without highly specialized antibodies, microscopic organisms can fend off infections.

“Worms and flies don’t have that adaptive immune response, so it’s that first branch where they recognize that there’s a problem, and do what they can to either neutralize or kill the microbe with making proteins that can, for example, kill bacteria,” he said.

To understand how they do it, Kim’s lab has been studying Caenorhabditis elegans , usually just called C. elegans or “the worm.” It’s a tiny worm that lives in places teeming with bacteria, like soil, compost and rotting fruit. They eat bacteria E. coli is the regular worm chow in the lab.

At first glance, worms don’t have anything in common with humans. Each adult has about 1,000 cells, 302 of which are neurons or brain cells. They are transparent. They’re hermaphrodites, meaning each worm can create both sperm and eggs. That means each of its babies is a clone of its parent.

Despite those differences, a third of the worm’s genes have human counterparts, said Joshua Meisel, one of the graduate students in Kim’s lab. To understand which genes affect its simple immune system, Meisel creates random mutations in the worm, then looks for the mutant worms that have an impaired immune response.

“So you ask in this mutant, what is the gene I mutated that is producing this defect?”, Meisel said. “So you’re understanding the function of an unknown gene that has a human counterpart that no one has ever known before. And you would not have been able to get there if you had to guess at what the gene was that was controlling the immune response.”

And its a lot simpler to do this with worms rather than mice, he said.

“To do a genetic screen in mice like that you would need many, many years and a building the size of the MIT campus to hold all the mice. But in worms we can do a forward genetic screen where we mutate all the genes in the worm genome in a shoebox like this in 10 days.”

Associate professor Dennis Kim says that studying these worms may be able to teach us how to better coexist with bacteria.

Pseudomonas aeruginosa: The ‘Scourge of the Burn Unit’

About 30 feet down the hallway from the lab is a room the size of a coat closet, where beakers full of greenish fluid are kept at 98.6 degrees Fahrenheit. Machines whir to keep the beakers spinning, circulating air inside the beakers to allow the bacteria Pseudomonas aeruginosa to thrive.

Pseudomonas is unusual because it can infect just about any organism, Kim said. If this strain was injected into a plant, it would kill the plant. Put it in a mouse, and the mouse would develop sepsis and die, he said.

The strain of Pseudomonas in his lab was cultured from a patient across the river at Massachusetts General Hospital in the 1990s, and it remains the “scourge of the burn unit,” Kim said.

Pseudomonas is one of the top five nastiest hospital-acquired infections, Calderwood said. The bacteria is in the environment all around us, and for those of us with healthy immune systems, it rarely becomes a problem, he said.

But the bacteria is notoriously antibiotic resistant, making infections tough to treat, he said. In a hospital, Pseudomonas can be carried into a patient’s lungs or blood through medical equipment — breathing tubes, IVs, needles — and it’s a common cause of hospital-acquired pneumonia.

It’s a nasty infection to look at in some patients, Calderwood said. For one thing, it has a cloyingly sweet smell to it. Kim describes it as being grape-like. Zoe Hilbert, a graduate student in Kim’s lab, says it smells like a dirty gym locker room. The bacteria can also create inflammation and cause infected wounds to ooze green pus.

And for burn patients, Pseudomonas can be fatal. Pseudomonas kills the patient’s skin tissue, and patients wait in agonizing pain for a skin graft.

“Burn wound infections with Pseudomonas can be quite difficult to look at, and obviously if you’re the patient, quite difficult to tolerate. They’re usually heavily sedated with pain medicine, obviously to keep them out of pain while the treatment takes hold,” Calderwood explained.

View through a microscope of C. elegans worms that have been tagged with a green protein.

Seeing Green and Watching the Immune System at Work

One of the advantages of using C. elegans is biologists can watch how the entire organism reacts to an infection, Kim said. But the worms are see-through, and the bacteria are even smaller that the millimeter-long C. elegans.

So the researchers make the worms and bacteria light up with a green fluorescent protein that is found in jellyfish. Scientists take the jellyfish gene for fluorescence and splice it into the DNA of a protein they want to study and watch it glow in the dark. They can tag specific tissues or individual cells, said Doug Cattie, a graduate student in Kim’s lab.

For one experiment, researchers engineered the bacteria with the glowing green protein so they could watch how the microbes made the worms ill.

“Normally when C. elegans eat bacteria, the bacteria die and burst open,” Cattie said. “When the worms get sick and the bacteria start growing inside of their intestine, then you’ll actually have division of the bacteria inside the intestine of the worm and you can see this green fluorescence glow as the bacteria become pathogenic to the worm.”

How the Worm — and Humans — Can Win

The Pseudomonas can kill the worm in just a couple of days, Kim said. But the worm can win. Its innate immune response uses a protein as warning flag, signaling to the worm’s cells to mount an attack against the Pseudomonas.

Studying those proteins can help us understand how humans’ immune systems deal with bacteria too.

“It turns out that if you look at the proteins that are involved (in) signaling the worm, many of those proteins actually have a function in mice or human cells, in defending mammalian hosts against pathogenic infection,” he said.

But what has been more surprising is that the worms learn to avoid the bad bacteria in the first place, Kim said. Not only do their bodies adapt to fight the Pseudomonas, they learn behaviors to avoid the bad bacteria. And it turns out that worms help other worms stay alive.

“They’re social organisms. They make small molecules that allow them to sense crowdedness … we think, actually, some of these sort of cues are also involved in their responses to pathogenic bacteria. So in some ways, it’s a group effort,” Kim said.

This is how worms survive in a world full of bacteria, Kim said. And by continuing to study how they survive and avoid the bad bacteria, we may understand how our own cells cope with a world of microscopic invaders, which, he said, outnumber our cells 10-1.

But we’re really not battling these bacteria all the time. “In fact, we’re just coexisting with them,” said Kim. “Yet there’s emerging evidence that there’s some communication going on.” In other words, if a worm can avoid the bad bacteria, maybe our cells can do it too, he explained.

And for those who work in infectious disease, understanding how the body’s first line of defense works could mean better survival for their high-risk patients.

“If you could figure out better how the innate immune system works, then you could probably stimulate it in a non-specific way, non-specific in relation to what kind of infection is going on,” Calderwood said. “Even if you didn’t know the infection yet for another day or two, while you’re still getting tests, the innate immune system could respond … That’s what happens in most normal people, so the question is: could we reproduce that in people who aren’t responding in a normal way, to influence the mortality in that first 24 hour window?”