Les scientifiques ont trouvé un moyen de créer des sucres artificiels qui pourraient conduire à de meilleures méthodes de diagnostic et de traitement des maladies, avec plus de précision que jamais auparavant.
Crédit photo : Université de Manchester
Les sucres jouent un rôle crucial dans la santé et la maladie humaines, bien au-delà de leur simple rôle de source d’énergie. Des sucres complexes appelés glycanes recouvrent toutes nos cellules et sont essentiels à leur bon fonctionnement. Cependant, ces sucres sont souvent détournés par des agents pathogènes tels que la grippe, le Covid-19 et le choléra pour nous infecter.
L’un des principaux problèmes dans le traitement et le diagnostic des maladies et des infections est que le même glycane peut se lier à de nombreuses protéines différentes, ce qui rend difficile de comprendre exactement ce qui se passe dans le corps et rend difficile le développement de tests et de traitements médicaux précis.
Dans une découverte révolutionnaire, publiée dans la revue Communication sur la nature, Une collaboration d'experts universitaires et industriels en Europe, notamment de l'Université de Manchester et de l'Université de Leeds, a trouvé un moyen de créer des sucres non naturels qui pourraient bloquer les agents pathogènes.
La découverte offre une une voie prometteuse vers de nouveaux médicaments et pourrait également ouvrir des portes dans le domaine du diagnostic en « capturant » les agents pathogènes ou leurs toxines.
Le professeur Matthew Gibson, chercheur au Manchester Institute of Biotechnology de l'université de Manchester, a déclaré : « Pendant la pandémie de Covid-19, notre équipe a introduit les premiers tests de flux latéral qui utilisaient des sucres au lieu d'anticorps comme « unité de reconnaissance ». Mais la limite est toujours la spécificité et la sélectivité de ces tests en raison de la promiscuité des sucres naturels. Nous pouvons désormais intégrer ces fluoro-sucres dans nos plateformes de biodétection dans le but d'avoir des diagnostics bon marché, rapides et thermiquement stables adaptés aux environnements à faibles ressources. »
Le professeur Bruce Turnbull, auteur principal de l’étude et membre de l’École de chimie et du Centre Astbury de biologie moléculaire structurale de l’Université de Leeds, a ajouté : « Les glycanes, qui sont très importants pour notre système immunitaire et d’autres processus biologiques qui nous maintiennent en bonne santé, sont également exploités par les virus et les toxines pour pénétrer dans nos cellules. Nos travaux nous permettent de comprendre comment les protéines humaines et pathogènes interagissent de différentes manières avec le même glycane. Cela nous aidera à mettre au point des diagnostics et des médicaments capables de faire la distinction entre les protéines humaines et pathogènes. »
Les chercheurs ont utilisé une combinaison d'enzymes et de synthèse chimique pour modifier la structure de 150 sucres en ajoutant des atomes de fluor. Le fluor est très petit, ce qui signifie que les sucres conservent leur même forme 3D, mais les fluors interfèrent avec la façon dont les protéines les lient.
L’une des technologies clés utilisées dans ce travail est la biocatalyse, qui utilise des enzymes pour produire les sucres très complexes et divers nécessaires à la bibliothèque. La biocatalyse accélère considérablement l’effort de synthèse requis et constitue une méthode beaucoup plus écologique et durable pour produire les sondes fluorées nécessaires.
Professeur Sabine Flitsch, chercheuse, Institut de biotechnologie de Manchester, Université de Manchester
Ils ont découvert que certains des sucres qu’ils avaient préparés pouvaient être utilisés pour détecter la toxine du choléra – une protéine nocive produite par des bactéries – ce qui signifie qu’ils pourraient être utilisés dans des tests simples et peu coûteux, similaires aux tests de flux latéral, largement utilisés pour les tests de grossesse et pendant la pandémie de COVID-19.
Le Dr Kristian Hollie, qui a dirigé la production de la bibliothèque de sucres fluorés à l’Université de Leeds, a déclaré : « Nous avons utilisé des enzymes pour assembler rapidement des éléments constitutifs de sucres fluorés afin de fabriquer 150 versions différentes d’un glycane biologiquement important. Nous avons été surpris de constater à quel point les enzymes naturelles fonctionnent bien avec ces sucres chimiquement modifiés, ce qui en fait une stratégie vraiment efficace pour découvrir des molécules qui peuvent se lier de manière sélective. »
L’étude démontre que les « fluoro-sucres » artificiels peuvent être utilisés pour affiner la reconnaissance des agents pathogènes ou des biomarqueurs, voire pour découvrir de nouveaux médicaments. Ils offrent également une alternative aux anticorps dans les diagnostics à faible coût, qui ne nécessitent pas de tests sur les animaux pour être découverts et sont thermostables.
L'équipe de recherche comprenait des chercheurs de huit universités différentes, dont Manchester, l'Imperial College de Londres, Leeds, Warwick, Southampton, York, Bristol et l'Université de Gand en Belgique.
