Une étude, dont les résultats intitulés «The Crohn’s disease-associated Escherichia coli strain LF82 relies on SOS and stringent responses to survive, multiply and tolerate antibiotics within macrophages» ont été publiés dans la revue PLOS Pathogens, a permis de montrer que les bactéries Escherichia coli associées à la maladie de Crohn enclenchent de multiples réponses aux stress pour survivre et se multiplier dans les macrophages ou globules blancs de sorte que la croissance dans cet environnement hostile confère à ces bactéries une forte tolérance aux antibiotiques.

Rappelons tout d'abord que «la maladie de Crohn est une maladie chronique qui provoque une inflammation et une irritation du tube digestif» et qui «se caractérise par un déséquilibre du microbiome intestinal»: ainsi, «des souches d'Escherichia coli adhérentes invasives (AIEC) apparaissent dans la flore et ont été impliquées dans la maladie».

Les AIEC, qui «colonisent les cellules intestinales, survivent et se répliquent dans les macrophages», sont «des pathogènes intracellulaires originaux» qui ne semblent pas agresser leur cellule hôte «ni essayer d’échapper à l’arsenal que le macrophage met en place pour les tuer»: en fait, ces pathogènes «résident dans une vacuole toxique dont la fonction est de détruire bactéries, virus ou cellules endommagées».

Pour sa part, l'étude ici présentée montre «que la souche AIEC LF82, lorsqu’elle est phagocytée par les macrophages, passe rapidement d'un état réplicatif à un état non réplicatif», un changement de phénotype, qui «résulte d'une réponse au stress appelée réponse stringente». Les bactéries dans cet état de 'semi-dormance', «deviennent tolérantes aux stress produits par le macrophage et une petite portion devient également tolérante aux antibiotiques». Cependant, «la tolérance a un antibiotique n’est pas une résistance, il n’y a pas d’acquisitions de mutations ou de gènes qui confèrent la résistance, c’est simplement un état physiologique des bactéries pour lesquels de nombreux antibiotiques sont inopérants».

Ensuite, «environ 10 heures plus tard», dans une deuxième phase, «certaines bactéries font le changement inverse et redeviennent réplicatives, contribuant alors à augmenter la population bactérienne». Ces bactéries «qui redémarrent alors leur cycle cellulaire ont de grandes chances de mourir car elles ont accumulé des lésions, notamment sur leur ADN», mais cette phase de l’infection augmente «sensiblement la population bactérienne» et crée «des foyers contenants plusieurs dizaines de bactéries dans un macrophage».

En outre, cette deuxième phase a «pour effet d’augmenter la proportion de LF82 tolérantes aux antibiotiques jusqu'à 10 % de la population», car la croissance, dans ces conditions qui restent stressantes, «génère de nouvelles bactéries non réplicatives et éventuellement tolérantes aux antibiotiques». Il est apparu que cette phase de réplication ne se produit pas lorsque des bactéries commensales ont été phagocytées par le macrophage»: en fait, «elle est caractéristique de LF82 et vraisemblablement de nombreuses AIEC».

La modélisation de ce processus infectieux a permis d'évaluer quantitativement «la contribution de chaque étape pour la survie et la prolifération de LF82». Ces modèles indiquent «que, si les macrophages deviennent plus agressifs, l’ensemble d’une population intracellulaire de LF82 peut rapidement passer sous la forme de bactéries non réplicatives et donc potentiellement tolérantes aux antibiotiques», ce qui «suggère qu'un réservoir de bactéries tolérantes aux antibiotiques et non réplicatives pourrait être responsable de la survie à long terme dans l'hôte ainsi que des infections récurrentes».