Une nouvelle étude publiée dans la revue Science Advances met en lumière la façon dont les bactéries Gram-négatives comme E. coli construisent leur membrane externe pour ressembler à une armure corporelle, ce qui a des implications profondes pour le développement d’antibiotiques.
Le professeur Colin Kleanthous du Département de biochimie de l’Université d’Oxford a dirigé l’étude interdisciplinaire, avec la contribution de collègues d’Oxford et de l’University College London. Ils ont entrepris un examen microscopique de la membrane externe d’E. coli pour comprendre la base moléculaire de la protection qu’elle offre contre de nombreuses classes d’antibiotiques. E. coli provoque des infections telles que la pneumonie, les infections urinaires et la septicémie qui sont notoirement difficiles à traiter en raison de la multirésistance aux médicaments.
La membrane externe est composée de deux types de lipides qui s’empilent, une disposition inhabituelle qui, pensait-on, est seule responsable de la résistance de la membrane aux antibiotiques. En plus des lipides, la membrane externe contient de nombreuses protéines sur lesquelles la bactérie s’appuie pour acquérir des nutriments et excréter des déchets. Les manuels montrent classiquement ces protéines parsemées au hasard dans la membrane, contribuant peu à sa stabilité ou à sa structure.
La découverte du professeur Kleanthous et de ses collègues est venue d’eux en posant une question simple : les interactions protéiques jouent-elles un rôle dans l’intégrité structurelle de la membrane externe ?
Bien que techniquement difficile à étudier chez les bactéries, ils ont réussi à répondre à la question en utilisant des approches expérimentales de pointe couplées à des simulations informatiques. En marquant la face externe des protéines dans la membrane externe avec des produits chimiques photoréactifs, ils ont découvert que non seulement chaque protéine était entourée d’un anneau de lipides empilés, mais que ces lipides étaient partagés avec les protéines membranaires voisines.
Encore plus surprenante a été la découverte que le réseau résultant de complexes protéines-lipides-protéines s’étend sur toute la surface bactérienne et y intègre des réseaux hexagonaux rappelant ceux utilisés pour renforcer l’armure corporelle protectrice.
Ce travail change complètement notre compréhension de la membrane externe, de ses caractéristiques physiques et de sa construction. Chaque protéine semble connectée à toutes les autres protéines de la membrane par un réseau de lipides, créant un blindage cellulaire dont les chercheurs devront tenir compte dans la conception future d’antibiotiques. »
Professeur Colin Kleanthous, Département de biochimie, Université d’Oxford
