Face à la montée des bactéries résistantes aux médicaments, responsables aujourd'hui de plus de 10 millions de décès chaque année dans le monde, et qui pourraient entraîner plus de décès que le cancer d'ici 2050, cette équipe de recherche de la Penn State présente un peptide, ou une petite protéine développée de manière à pouvoir cibler un pathogène spécifique. Le peptide s’attaque ainsi aux mauvaises bactéries mais sans toucher aux bonnes bactéries qui soutiennent le système immunitaire. Au final, c’est une nouvelle plateforme de production de peptides qui vont cibler des pathogènes spécifiques, à travers les spécificités de leurs enveloppes cellulaires.
L’idée avec ce nouvel axe de recherche est bien d’épargner les bonnes bactéries dans la lutte contre l’émergence des mauvaises bactéries résistantes aux antimicrobiens : « L'un des meilleurs mécanismes de protection dont nous disposons pour prévenir l'infection sont justement ces bactéries bénéfiques qui peuplent notre corps, appelées bactéries commensales », explique l’auteur principal, Scott Medina, professeur de génie biomédical à la Penn State : « Ainsi, nous évitons souvent les intoxications alimentaires grâce aux bactéries utiles qui peuplent nos intestins. Il n'y a pas de place pour que l'agent pathogène se développe et colonise. Cependant, si l’on élimine les bonnes bactéries, les agents pathogènes opportunistes en profitent et peuvent provoquer des infections ».
Une petite protéine qui cible un pathogène spécifique et épargne les bactéries utiles.
Contrairement aux antibiotiques qui peuvent éliminer l’infection, mais peuvent également tuer les bonnes bactéries, créant ainsi une possibilité d'infection secondaire potentiellement mortelle et favorisant ainsi l’émergence de bactéries résistantes aux médicaments, ce peptide développé ici précisément pour éliminer le pathogène responsable de la tuberculose (TB), l'une des 10 principales causes de décès dans le monde, épargne les bonnes bactéries. La tuberculose est un bon exemple de maladie résistante aux médicaments avec des formes hyper-résistantes en passe de devenir un grave problème de santé mondial.
Pour développer cet antibactérien spécifique à l'agent pathogène contre la tuberculose, les chercheurs se sont concentrés sur l'agent pathogène lui-même, enveloppé dans une enveloppe épaisse, difficile à pénétrer, surtout par rapport aux autres bactéries. Cette enveloppe présente cependant des pores, associées à un lipide de surface spécifique, des sortes de canaux par lesquels l'agent pathogène absorbe les nutriments et les métabolites. Les chercheurs ont donc tenté de reproduire ces canaux en concevant des antibactériens qui créeraient des trous dans l'enveloppe bactérienne et tueraient finalement le pathogène.
Un peptide qui perturbe l'enveloppe protectrice du pathogène est donc né de ces recherches, capable d’éliminer la bactérie responsable, tout en épargnant les bonnes bactéries.
« Il n'y a pas beaucoup de différences biochimiques entre le pathogène ciblé et les bonnes bactéries, à l'exception de ce lipide de surface. L'interaction de notre peptide avec cet acide gras est l'une des raisons de cette interaction préférentielle ».
Mais comment élargir ces travaux à d’autres bactéries ? Dans d'autres types de bactéries, ce sont les glucides qui forment une barrière défensive épaisse. Les chercheurs vont donc déjà travailler à l’administration du peptide en tant que thérapeutique viable contre la tuberculose, puis utiliser leur plateforme pour concevoir des antibactériens contre d'autres pathogènes.
Source: Nature Biomedical Engineering 04 January 2021 DOI : 10.1038/s41551-020-00665-x Pathogen-specific antimicrobials engineered de novo through membrane-protein biomimicry
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