Les interactions hôte-pathogène englobent les événements moléculaires et cellulaires qui déterminent l’issue de l’infection. Ces interactions vont de la reconnaissance du pathogène par le système immunitaire inné à la manipulation par le pathogène des processus cellulaires de l’hôte pour sa survie et sa réplication.
Les motifs moléculaires associés aux pathogènes sont des molécules microbiennes conservées incluant le lipopolysaccharide, le peptidoglycane, la flagelline et les motifs d’acides nucléiques. Les récepteurs de reconnaissance de motifs de l’hôte, incluant les récepteurs de type Toll, les récepteurs de type NOD, les récepteurs de type RIG-I et les récepteurs de type lectine C, détectent ces motifs. TLR4 reconnaît le LPS bactérien, TLR5 reconnaît la flagelline et TLR9 reconnaît l’ADN CpG non méthylé.
Après la reconnaissance, les cascades de signalisation activent des facteurs de transcription incluant NF-κB, IRF3 et AP-1, conduisant à la production de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. Le complexe de l’inflammasome active la caspase-1 pour le traitement de l’IL-1β et de l’IL-18. Les interférons de type I induisent l’état antiviral par la signalisation JAK-STAT et les gènes stimulés par l’interféron.
Les pathogènes ont développé des stratégies sophistiquées pour subvertir l’immunité de l’hôte. Les bactéries utilisent les systèmes de sécrétion de type III et de type IV pour injecter des protéines effectrices dans les cellules hôtes. Ces effecteurs manipulent la dynamique du cytosquelette, bloquent la phagocytose, inhibent l’autophagie et suppriment la signalisation inflammatoire. Les protéines virales interfèrent avec l’induction et la signalisation de l’interféron, inhibent la présentation des antigènes et bloquent l’apoptose.
Les pathogènes intracellulaires incluant Mycobacterium tuberculosis, Salmonella et Listeria survivent dans les cellules hôtes en modifiant leurs compartiments phagosomaux. M. tuberculosis inhibe la fusion phagosome-lysosome. Listeria monocytogenes s’échappe du phagosome et utilise la motilité basée sur l’actine pour la propagation de cellule à cellule.
La réponse immunitaire de l’hôte implique une action coordonnée de l’immunité innée et adaptative. Les cellules dendritiques traitent les antigènes et les présentent aux lymphocytes T dans les ganglions lymphatiques drainants. Les lymphocytes T CD4 se différencient en sous-ensembles Th1, Th2, Th17 ou Treg selon l’environnement cytokinique. Les lymphocytes T CD8 tuent les cellules infectées par la libération de perforine et de granzymes. Les lymphocytes B produisent des anticorps qui neutralisent les pathogènes et opsonisent pour la phagocytose.
L’étude des interactions hôte-pathogène éclaire la conception de vaccins, le développement d’immunothérapies et l’identification de nouvelles cibles antimicrobiennes. Les approches de biologie des systèmes intègrent la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique pour comprendre l’infection au niveau moléculaire.
