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Des scientifiques découvrent de nouveaux composés dans les bactéries marines de l’Arctique qui pourraient combattre les infections résistantes aux antibiotiques et ouvrir la voie à des traitements de nouvelle génération.
Étude : Bioprospection d'inhibiteurs de la virulence des EPEC à partir de métabolites d'actinobactéries marines de la mer Arctique. Crédit photo : Risto Raunio / Shutterstock
Les antibiotiques sont la pierre angulaire de la médecine moderne : sans eux, toute personne souffrant de plaies ouvertes ou ayant besoin d’une intervention chirurgicale serait constamment exposée à des infections dangereuses. Pourtant, nous sommes toujours confrontés à une crise mondiale des antibiotiques, car de plus en plus de souches bactériennes résistantes apparaissent. En revanche, le rythme de découverte de nouveaux antibiotiques est beaucoup plus lent.
Un nouvel espoir dans des environnements inexplorés
Mais il y a des raisons d’espérer : 70 % des antibiotiques actuellement autorisés sont dérivés d’actinobactéries présentes dans le sol, et la plupart des environnements sur Terre n’ont pas encore été prospectés pour en trouver. Ainsi, concentrer la recherche sur les actinobactéries dans d’autres habitats est une stratégie prometteuse – en particulier dans des environnements inexplorés comme la mer Arctique – surtout si cela devait produire de nouvelles molécules qui ne tuent pas les bactéries directement ni ne les empêchent de se développer, mais réduisent seulement leur « virulence » ou leur capacité à provoquer des maladies. En effet, il est difficile pour les souches pathogènes ciblées de développer une résistance dans ces conditions, et ces composés antiviraux sont également moins susceptibles de provoquer des effets secondaires indésirables.
Des tests de criblage avancés révèlent de nouveaux composés
« Dans notre étude, nous avons utilisé des tests de criblage à haut contenu (FAS-HCS) et des tests de translocation Tir pour identifier spécifiquement les composés antiviraux et antibactériens à partir d'extraits d'actinobactéries », a déclaré le Dr Päivi Tammela, professeur à l'Université d'Helsinki, en Finlande, et auteur correspondant d'une nouvelle étude en Frontières de la microbiologie« Nous avons découvert deux composés distincts : un gros phospholipide qui inhibe la virulence d'E. coli entéropathogène (EPEC) sans affecter sa croissance, et un composé inhibiteur de croissance, tous deux dans des actinobactéries de l'océan Arctique. »
Le criblage automatisé à haut débit de ces composés candidats a été réalisé à l'aide d'un flux de travail avancé conçu pour gérer la nature complexe des extraits microbiens. Tammela et ses collègues ont développé une nouvelle série de méthodes qui testent simultanément les effets antiviraux et antibactériens de centaines de composés inconnus. Ils ont ciblé une souche EPEC qui provoque une diarrhée grave, voire mortelle, chez les enfants de moins de cinq ans, en particulier dans les pays en développement. L'EPEC provoque des maladies en adhérant aux cellules de l'intestin humain. Une fois qu'elle adhère à ces cellules, l'EPEC injecte des « facteurs de virulence » dans la cellule hôte pour détourner sa machinerie moléculaire, la tuant finalement.
Découverte de composés antiviraux et antibactériens
Les composés testés proviennent de quatre espèces d'actinobactéries, isolées à partir d'invertébrés prélevés dans la mer Arctique au large du Svalbard lors d'une expédition du navire de recherche norvégien « Kronprins Haakon » en août 2020. Ces bactéries ont ensuite été cultivées, leurs cellules extraites et leur contenu séparé en fractions. Chaque fraction a ensuite été testée in vitro contre les EPEC adhérant à des cellules cancéreuses colorectales cultivées.
Les chercheurs ont découvert deux composés jusqu'alors inconnus aux activités biologiques distinctes : l'un issu d'une souche inconnue (T091-5) du genre Rhodococcus et l'autre d'une souche inconnue (T160-2) de Kocuria. Le composé de T091-5, identifié comme un gros phospholipide, a montré de puissants effets antiviraux en inhibant la formation de socles d'actine et la liaison des EPEC au récepteur Tir à la surface de la cellule hôte. Le composé de T160-2 a montré de fortes propriétés antibactériennes en inhibant la croissance des bactéries EPEC.
Résultats prometteurs et prochaines étapes
Une analyse détaillée a révélé que le phospholipide de T091-5 n'inhibe pas la croissance bactérienne, ce qui en fait un candidat prometteur pour la thérapie antivirale, car il réduit la probabilité de développement de résistance. En revanche, le composé de T160-2 s'est avéré inhiber la croissance et fait l'objet d'études plus approfondies pour son potentiel en tant que nouvel antibiotique.
Les chercheurs ont utilisé la méthode HPLC-HR-MS2 pour isoler et identifier ces composés, dont le poids moléculaire est d'environ 700 et dont le rôle spécifique est de perturber l'interaction entre les EPEC et les cellules hôtes. « Les prochaines étapes consistent à optimiser les conditions de culture pour la production de composés et à isoler des quantités suffisantes de chaque composé pour élucider leurs structures respectives et étudier plus en détail leurs bioactivités respectives », a déclaré Tammela.
