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Une seringue empoisonnée comme nouvel antibiotique ?

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Les bactéries savent se défendre : installée à la surface de la cellule, une sorte de seringue empoisonnée peut aller inhiber la croissance de bactéries ennemies. Un mécanisme qui pourrait être mis à profit pour le développement de nouveaux antibiotiques.

Les bactéries externalisent des sortes de seringues empoisonnées, dont seules les cellules amies possèdent l'antidote. © Andel's photoblog, Picasa, CC by-nc-sa 3.0

La communication intercellulaire est essentielle à la vie d'un organisme multicellulaire comme les animaux, mais elle est aussi très importante dans la vie bactérienne. Elle leur permet d'organiser une vie en communauté, par exemple en biofilm, où des milliards d'individus se côtoient. Certaines bactéries s’entraident et se transmettent des facteurs de résistance aux antibiotiques. La concurrence pour le territoire étant rude, les bactéries devraient également avoir de quoi se défendre de façon groupée face à d'autres espèces bactériennes, telles des guerrières se battant pour leurs terres.

Et en effet, il y a quelque temps déjà, un mécanisme de défense  appelé « inhibition de croissance contact-dépendant » (CDI) avait été mis en évidence chez la bactérie modèle Escherichia coli. En cas de contact direct entre deux cellules, la bactérie armée de son complexe CDI induisait un arrêt de la croissance de la bactérie touchée. L'arme des bactéries nommées CDI+ peut alors être considérée comme une épée extracellulaire, composée de deux protéines CdiB/CdiA (contact-dependent inhibitor A et B).

Mais pour ne pas cibler les bactéries du même camp, les cellules sont également dotée d'un bouclier protecteur. Une troisième protéine, CdiI (contact-dependent inhibition growth immunity) est nécessaire et suffisante pour conférer une immunité contre une auto-inhibition. Le mécanisme d'inhibition n'avait toutefois pas été élucidé, et l'on ne savait pas si ce système était unique à E. coli ou au contraire très répandu dans le vaste royaume des bactéries.

Un mécanisme répandu au sein des bactéries

Une nouvelle étude, parue dans la revue Nature, s'est intéressée à la recherche de ce système dans d'autres espèces. Des analyses bio-informatiques suivies d'expériences biologiques ont permis de montrer qu'une grande variété de bactéries possèdent un système d'attaque de type CDI, même des bactéries pathogènes pour l'homme (E. coli pathogènes impliquées dans les infections urinaires, ou des espèces de Yersinia, l'agent de la peste). Toutefois, les armes et les boucliers (protéines) sont codés par des séquences (ADN) peu conservées, menant à une diversité de complexes CDI.

En analysant de plus près, les chercheurs ont accumulé des indices permettant de supposer que les mécanismes d'action des différents complexes CDI étaient eux aussi différents et que l'effet toxique était porté par l'extrémité de la protéine CdiA. Alors que certains détruisent les ARN messagers de la cellule cible pour qu'elle ne puisse plus synthétiser de protéines, d'autres empêchent la réplication de son ADN génomique. Dans les deux cas, aucune multiplication cellulaire n'est alors possible, sauf si la protéine CdiI adéquate, l'antidote, est présente dans la bactérie cible.

L'arme ressemble donc plus à une seringue de calmant qu'à une épée acérée, car les cellules survivent mais fonctionnent au ralenti. Et c'est également le mécanisme de certains antibiotiques. « Cette découverte pourrait mener éventuellement à la mise au point de nouveaux moyens de lutter contre les bactéries pathogènes », selon Stephanie K. Aoki, premier auteur de l'article. Un défi mondial pour les scientifiques puisque la résistance des bactéries aux antibiotiques prend de l'ampleur et que les bactéries super-résistantes commencent à se répandre, même en France.