Recherche de doctorat
Alice Pellegrino : Comment des mini-poumons améliorent la phagothérapie
La phagothérapie, c’est une méthode thérapeutique déjà utilisé depuis plus de 100 ans, qui revient aujourd’hui en force à cause des bactéries qui résistent de plus en plus aux antibiotiques. Imaginez : certains patients atteints de mucoviscidose doivent se battre contre des infections répétées causées par une bactérie appelée Pseudomonas aeruginosa. Les antibiotiques ne marchent plus toujours, et c’est là que la phagothérapie entre en jeu, comme une arme naturelle contre ces super-bactéries. Les phages sont des virus minuscules qui s’accrochent à la bactérie, injectent leur ADN à l’intérieur, la transforment en usine à phages, et la bactérie explose. Les nouveaux phages partent infecter les voisines et c’est ainsi que les bactéries sont éliminées.
Grâce à une collaboration financée par la Fondation Leenaards, trois experts s’unissent pour aider les patients. La docteure Angela Koutsokera suit les malades au service de pneumologie du CHUV à Lausanne. Grégory Resch dirige le laboratoire des bactériophages au CHUV : son équipe teste en laboratoire (in vitro) les virus qui marchent le mieux contre la bactérie de chaque patient. Et Alexandre Persat est le responsable du laboratoire de mécanique microbienne à l’EPFL. Moi, Alice Pellegrino, je suis doctorante dans ce laboratoire, où on travaille sur des modèles qui imitent les poumons humains.
Des mini-poumons en laboratoire : les organoïdes
L’idée ? Tester le bon virus (le phage) directement sur des « mini-poumons » cultivés en boîte de culture. On appelle ça des organoïdes pulmonaires : ce sont de petits bouts de tissu fabriqués en laboratoire, qui ressemblent aux voies respiratoires des poumons. Ils viennent de cellules souches prélevées lors de biopsies à l’hôpital, ou de banques de cellules. Ces cellules souches se transforment en cellules qui produisent du mucus (pour attraper poussières et bactéries) et en cellules ciliées (avec de minuscules « poils » qui balaient tout comme un tapis roulant). Pour qu’ils grandissent bien, on les place à l’air libre d’un côté, comme dans un vrai poumon, et on leur donne des nutriments de l’autre. Il faut plusieurs semaines pour les développer, mais à la fin, les cellules forment une très simple version artificielle des poumons. C’est justement ce qui rend ces mini-poumons si intéressants : ils reproduisent une partie essentielle de l’environnement pulmonaire, et permettent donc d’étudier des infections comme celles observées dans la mucoviscidose dans des conditions beaucoup plus proches de la réalité qu’un simple tube à essai. Chez les personnes avec mucoviscidose, le mucus est trop épais et visqueux. Ça bloque tout, et Pseudomonas adore s’y installer: la bactérie s’y colle, se multiplie et forme des « biofilms », des grappes solides, comme du gel protecteur, en seulement peu d’heures. Les antibiotiques ont alors du mal à passer.
Sur l’image, en violet, les cellules pulmonaires et, en vert, les bactéries observées au microscope à fluorescence.
Grâce à un processus de culture spécial, on arrive à recréer en boîte certains aspects des cellules pulmonaires telles qu’on les trouve dans un vrai poumon. Pour observer tout ça de très près, on utilise des microscopes à fluorescence : ils zooment sur le tissu pour voir les bactéries, minuscules à l’échelle du micromètre. Il faut des objectifs super puissants ! C’est une des raisons pour lesquelles on a développé ces organoïdes : pour voir l’infection au plus près, avec une résolution incroyable comparée aux anciens modèles sur animaux. Sur un tissu mort, impossible de faire ce type d’observation. Nous, on garde les organoïdes vivants, dans leur environnement naturel, pour suivre le processus en temps réel et même perturber le système pour mieux comprendre.
Les phages à la rescousse
Les phages sont des virus minuscules, environ dix fois plus petits que les bactéries, ce qui les rend difficiles à distinguer au microscope à fluorescence. Une fois qu’ils s’attachent à la bactérie, ils l’envahissent de l’intérieur jusqu’à la faire éclater. Les nouveaux phages libérés partent alors infecter les bactéries voisines, ce qui permet de nettoyer progressivement les biofilms. C’est ce que nous observons.
Grégory Resch nous envoie quelques phages prometteurs testés dans un tube à essai. Nous les testons ensuite sur des organoïdes, en utilisant les bactéries prélevées chez le patient, pour voir si les phages parviennent à les tuer et si les cellules pulmonaires survivent mieux. Bien sûr, ce n’est pas toujours parfait : certaines bactéries mutantes peuvent résister, et nous les étudions ensuite. À la fin, on peut recommander aux médecins le phage le plus efficace pour proposer un traitement personnalisé, souvent en combinaison avec les antibiotiques, car les phages peuvent aussi aider ces derniers à mieux fonctionner.
Limites et avenir excitant
Nos organoïdes ne sont pas des vrais poumons : ils manquent les cellules immunitaires (comme macrophages et neutrophiles). Mais c’est déjà bien mieux qu’un simple tube à essai sans mucus ! Peut-être d’ici 1-2 ans, on veut tout combiner pour un modèle encore plus proche du patient. L’objectif : des thérapies sur mesure, pour que les patients respirent mieux face à ces infections tenaces, la recherche avance vite !
J’ai choisi de faire de la recherche sur les phages parce que je suis convaincue que la résistance aux antibiotiques est un problème urgent de santé publique. Je pense que la phagothérapie représente une solution précieuse que nous pouvons exploiter pour mieux lutter contre les bactéries résistantes.
J’aime aussi beaucoup les projets translationnels, parce qu’ils permettent de voir l’effet concret de notre travail, parfois en temps réel. Et comme les phages sont de plus en plus utilisés en clinique, même encore souvent dans le cadre de l’usage compassionnel, je pense qu’il est très important d’étudier leur effet dans un environnement le plus réaliste possible, pour faire avancer la recherche au plus près des besoins actuels.
0 commentaires