Les bactéries modifient leurs ribosomes lorsqu'elles sont exposées à des antibiotiques largement utilisés, selon une étude publiée aujourd'hui dans Communications naturelles. Ces changements subtils pourraient suffire à modifier le site de liaison des cibles médicamenteuses et constituer un nouveau mécanisme possible de résistance aux antibiotiques.
Escherichia coli est une bactérie courante, souvent inoffensive, mais qui peut provoquer de graves infections. Les chercheurs ont exposé E. coli à la streptomycine et à la kasugamycine, deux médicaments qui traitent les infections bactériennes. La streptomycine est un élément de base dans le traitement de la tuberculose et d'autres infections depuis les années 1940, tandis que la kasugamycine est moins connue mais cruciale en milieu agricole pour prévenir les maladies bactériennes des cultures.
Les deux antibiotiques altèrent la capacité des bactéries à fabriquer de nouvelles protéines en ciblant spécifiquement leurs ribosomes. Ces structures moléculaires créent des protéines et sont elles-mêmes constituées de protéines et d’ARN ribosomal. L'ARN ribosomal est souvent modifié avec des marqueurs chimiques qui peuvent modifier la forme et la fonction du ribosome. Les cellules utilisent ces balises pour affiner la production de protéines.
L'étude a révélé qu'en réponse aux antibiotiques, E. coli commence à assembler de nouveaux ribosomes légèrement différents de ceux produits dans des conditions normales. Selon l'antibiotique utilisé, les nouveaux ribosomes manquaient de certaines balises. Les étiquettes ont été spécifiquement perdues dans les régions où les antibiotiques s’accrochent et arrêtent la production de protéines. L’étude a révélé que cela rendait les bactéries plus résistantes aux médicaments.
Nous pensons que les ribosomes de la bactérie pourraient modifier sa structure juste assez pour empêcher un antibiotique de se lier efficacement. »
Anna Delgado-Tejedor, première auteure de l'étude et doctorante au Centre de régulation génomique (CRG) de Barcelone
On sait que les bactéries développent une résistance aux antibiotiques de différentes manières, notamment par des mutations dans leur ADN. Un autre mécanisme courant est leur capacité à pomper et à transporter activement les antibiotiques hors de la cellule, réduisant ainsi la concentration du médicament à l’intérieur de la cellule à des niveaux qui ne sont plus nocifs.
L’étude témoigne d’une toute nouvelle stratégie de survie. « E. coli modifie ses structures moléculaires avec une précision remarquable et en temps réel. C'est une façon furtive et subtile d'éviter les médicaments », explique le Dr Eva Novoa, auteur correspondant de l'étude et chercheuse au CRG.
Les chercheurs ont réalisé ces découvertes en utilisant une technologie avancée de séquençage des nanopores, qui lit directement les molécules d’ARN. Les techniques précédentes traiteraient les molécules d’ARN de manière à supprimer les modifications chimiques. « Notre approche nous a permis de voir les modifications telles qu'elles se présentent, dans leur contexte naturel », explique le Dr Novoa.
L’étude n’explore pas pourquoi ou comment les modifications chimiques sont perdues en premier lieu. Des recherches plus approfondies pourraient explorer la biologie sous-jacente du mécanisme adaptatif et découvrir de nouvelles façons de lutter contre l’une des plus grandes crises imminentes de la santé mondiale. La résistance mondiale aux antimicrobiens a fait au moins un million de morts chaque année depuis 1990 et devrait en faire 39 millions de plus d’ici 2050.
« Si nous pouvons approfondir et comprendre pourquoi elles perdent ces modifications, nous pouvons créer de nouvelles stratégies qui empêchent les bactéries de les excréter ou fabriquer de nouveaux médicaments qui se lient plus efficacement aux ribosomes modifiés », explique le Dr Novoa.
