Attaquant la paroi interne du cœur, l’endocardite infectieuse peut être provoquée par différentes bactéries, dont Enterococcus faecalis, particulièrement répandue. Ces agents pathogènes coordonnent souvent leurs comportements collectifs grâce à un processus appelé «quorum sensing», un système de communication chimique qui leur permet d’évaluer le nombre de bactéries présentes à proximité. Grâce à ce mécanisme, ils s’organisent en amas denses, appelés «biofilms», qui perturbent le fonctionnement des valves cardiaques et résistent aux antibiotiques. L’endocardite infectieuse est ainsi associée à une forte morbidité.

Dans un article paru le 14 janvier dernier dans Nature Communications, une équipe du Département de microbiologie et médecine moléculaire (Faculté de médecine) et de la Nanyang Technological University (NTU Singapore) remet en question une idée largement répandue en infectiologie: bloquer la communication bactérienne serait toujours bénéfique. Si les inhibiteurs du quorum sensing sont activement étudiés comme thérapies anti-virulence, cette étude montre que la suppression de la signalisation bactérienne dans les infections cardiaques peut se révéler contre-productive et favoriser une maladie plus agressive. Les scientifiques ont en effet constaté que lorsqu’Enterococcus faecalis perd sa capacité à communiquer avec les bactéries voisines, elle forme des biofilms plus grands et plus résistants sur les valves cardiaques, entraînant des situations cliniques plus graves. «L’inhibition du quorum sensing peut en réalité nuire à l’hôte, explique Kimberly Kline, professeure ordinaire au Département de microbiologie et médecine moléculaire (Faculté de médecine), coauteure de l’étude. Comprendre quand et où la communication bactérienne est bénéfique ou délétère pour le/la patient-e sera essentiel pour concevoir des thérapies plus intelligentes.» 

Communication réduite au silence

En combinant des dispositifs qui imitent le flux sanguin et un modèle animal d’infection cardiaque, l’équipe a découvert qu’aux premiers stades de l’infection, le flux sanguin supprime activement le quorum sensing. «À la surface des valves cardiaques, les bactéries sont exposées à un flux sanguin intense, explique Haris Antypas, coauteur de l’étude. Ce flux élimine les signaux chimiques utilisés par les bactéries pour communiquer, maintenant ainsi le quorum sensing à l’arrêt.»

À mesure que l’infection progresse, les bactéries s’enfouissent plus profondément dans les végétations valvulaires, où elles sont protégées du flux sanguin. À ce stade, les scientifiques ont observé que le quorum sensing s’active et joue un rôle de frein, limitant la croissance excessive des biofilms. De manière frappante, les bactéries dépourvues de quorum sensing contournent ce mécanisme de contrôle. Dans les modèles animaux, ces souches déficientes ont formé des biofilms plus volumineux, présenté une tolérance accrue aux antibiotiques et provoqué une maladie plus sévère. L’équipe a attribué cet effet à deux mécanismes clés: une production réduite de protéases bactériennes – des enzymes qui dégradent les protéines – et une reprogrammation métabolique permettant aux bactéries d’utiliser plus efficacement les nutriments disponibles chez l’hôte et de soutenir leur croissance. 

Issues cliniques défavorables

L’étude a également analysé des bactéries Enterococcus faecalis isolées chez des patient-es atteint-es d’endocardite infectieuse aux États-Unis et en Suisse. Près de la moitié des isolats cliniques étaient dépourvus de quorum sensing. «Il ne s’agit pas de mutants rares, souligne Haris Antypas. Ces bactéries sans quorum sensing sont fréquentes chez les patient-es et les données suggèrent qu’elles peuvent contribuer activement à des situations cliniques plus défavorables.