Les peptides pourraient être amorcés pour résoudre le problème épineux de la résistance aux antibiotiques chez les humains. Les scientifiques de l’Université Rice pensent qu’ils peuvent aider.
Le laboratoire Rice du chimiste Anatoly Kolomeisky a modélisé une gamme de peptides antimicrobiens (AMP), des molécules naturelles et variées qui aident les systèmes biologiques, pour évaluer les mécanismes qu’ils utilisent pour arrêter les bactéries nocives. Cette compréhension pourrait aider à la conception de peptides pour arrêter les bactéries qui ont développé une résistance aux antibiotiques standard.
Les PAM tuent les bactéries en deux étapes : d’abord en se fixant à leurs membranes cellulaires, puis en les inhibant. Les chercheurs de Rice – Kolomeisky, associé postdoctoral et auteur principal Hamid Teimouri, et l’étudiant diplômé Thao Nguyen – ont découvert que les deux étapes sont tout aussi importantes contre les microbes envahissants, mais que le pouvoir d’inhibition a été largement sous-estimé.
Selon leurs calculs, l’invasion semble reposer sur un nombre massif de peptides – même par millions – pour pénétrer dans les bactéries, mais il en faudrait beaucoup moins pour inhiber les bactéries de l’intérieur, où ils sont particulièrement efficaces pour gommer les engrenages.
L’AMP inhibe les bactéries de plusieurs manières. Ils pourraient ouvrir les membranes cellulaires, provoquant l’explosion des bactéries, ou ils pourraient pénétrer à l’intérieur des bactéries et interrompre leurs réseaux biochimiques. Mais on ne sait toujours pas grand-chose sur les mécanismes microscopiques de la façon dont l’AMP tue les cellules bactériennes. »
Anatoly Kolomeisky, professeur de chimie, Rice University
La recherche apparaît dans le journal de la Royal Society Interface.
Comprendre les mécanismes des peptides a nécessité la construction d’un cadre théorique pour tester la rapidité avec laquelle diverses populations d’AMP éliminent les bactéries d’un système. Ces calculs ont révélé que l’inhibition est tout aussi importante que l’invasion, selon l’étude.
Les résultats sont cohérents avec les données expérimentales et aident à expliquer comment et pourquoi les PAM semblent être efficaces à une large gamme de concentrations. Les chercheurs ont également exploré le degré de fluctuations du nombre d’AMP à l’intérieur d’une bactérie.
Avec plus de types d’AMP présents, les peptides pénètrent mieux et décomposent les cellules. Les populations moins hétérogènes semblent être plus rapides à inhiber les bactéries une fois à l’intérieur. Ils ont découvert que le réglage des taux d’entrée et de destruction des SAP pourrait aider à contrôler ce niveau d’hétérogénéité.
« Une forte hétérogénéité dans le nombre d’AMP absorbés correspondrait à des peptides qui entrent rapidement tandis qu’une hétérogénéité plus faible décrirait des peptides qui tuent rapidement », a déclaré Teimouri.
Les chercheurs espèrent que leurs modèles aideront d’autres personnes à concevoir des PAM thérapeutiques qui réussissent là où les antibiotiques échouent, notamment en ajustant leur capacité à pénétrer dans les bactéries cibles.