La résistance aux antimicrobiens – lorsque les bactéries et les champignons se défendent contre les médicaments conçus pour les tuer – constitue une menace urgente pour la santé publique mondiale, selon les Centers for Disease Control and Prevention.
Pour lutter contre cette menace, le laboratoire Gerdt de l'université d'Indiana à Bloomington étudie comment affaiblir les défenses des bactéries contre les virus.
« Les bactéries tombent malades aussi », a déclaré JP Gerdt, professeur adjoint de chimie au Collège des Arts et des Sciences de l'IU Bloomington. « Notre laboratoire essaie de comprendre comment fonctionne leur système immunitaire afin que nous puissions trouver comment les inhiber. »
Les bactériophages, virus qui attaquent et tuent les bactéries, peuvent constituer une alternative utile aux antibiotiques. Les antibiotiques tuent non seulement les agents pathogènes mais aussi les bonnes bactéries, mais les bactériophages peuvent être déployés de manière plus ciblée pour tuer une seule souche problématique de bactérie, sans toucher aux microbes bénéfiques.
Les bactériophages sont également utiles en agriculture car ils constituent une approche plus ciblée pour tuer les bactéries. Alors que de nombreux antibiotiques ont tendance à tuer non seulement les bactéries responsables des infections et des maladies, mais également les bonnes bactéries, les bactériophages peuvent être déployés pour tuer une seule souche de bactérie.
Cependant, tout comme les bactéries ont développé une résistance aux antibiotiques, elles peuvent également devenir immunisées contre les bactériophages.
C'est là qu'interviennent les travaux du laboratoire Gerdt. Zhiyu Zang, ancien membre du laboratoire et aujourd'hui postdoctorant à l'Institut fédéral suisse de technologie de Lausanne, a découvert une molécule chimique qui, associée au bactériophage, aide le virus à submerger le système immunitaire d'une bactérie.
Cette découverte a été révélée dans l'article de Zang et Gerdt « Chemical inhibition of abacterial immune system », récemment publié dans Hôte cellulaire et microbe.
Même si les antibiotiques resteront probablement la première ligne de défense contre les infections bactériennes humaines, la découverte du laboratoire Gerdt pourrait encore s'appliquer aux infections difficiles à traiter chez l'homme. Il pourrait également être appliqué dans des domaines comme l’agriculture, où la surutilisation d’antibiotiques peut aggraver la propagation de la résistance aux antibiotiques.
Une aiguille dans une botte de foin
Tout comme il existe des millions de souches bactériennes, il existe potentiellement autant de molécules chimiques qui pourraient être déployées pour inhiber le système immunitaire bactérien. Gerdt espère que d’ici 10 à 15 ans, son laboratoire créera une bibliothèque d’inhibiteurs pour différentes bactéries.
La stratégie de Gerdt et Zang avec cet article était de commencer la recherche avec une bactérie relativement facile et sûre à étudier pour les étudiants de premier cycle. Des étudiants comme Olivia Duncan, qui était étudiante lorsqu'elle travaillait dans le laboratoire de Gerdt, ont aidé Zang et Gerdt à trouver des molécules qui inhibaient chimiquement le système immunitaire de cette bactérie.
« Notre étude est importante non seulement parce que nous avons trouvé le premier exemple d'une petite molécule capable d'inhiber le système immunitaire d'une bactérie », a déclaré Zang. « C'est également important parce que le système immunitaire que nous étudions dans cet article est présent dans environ 2 000 espèces de bactéries différentes. »
Cette découverte leur permet de développer des règles générales et des outils pour une approche ciblée des bactéries pathogènes dotées d'un système immunitaire similaire, comme Pseudomonas aeruginosa ouStaphylocoque dorétous deux souvent résistants aux antibiotiques et responsables de nombreuses infections nosocomiales mortelles.
Duncan, qui est le deuxième auteur de l'article et actuellement titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université Cornell, a travaillé avec Zang pour identifier une molécule chimique qui a aidé un virus à échapper au système immunitaire de la bactérie.
« Notre objectif est de disposer d'une collection d'inhibiteurs qui fonctionneront pour différents systèmes immunitaires », a déclaré Gerdt. « Nous espérons que cet article servira de catalyseur pour que d'autres laboratoires travaillent sur ce sujet avec nous en tant que communauté. C'est ce qui rend cet article si passionnant : nous commençons quelque chose de nouveau et voyons où il décolle. »
