Un petit antibiotique appelé plectasine utilise un mécanisme innovant pour tuer les bactéries. En s'assemblant en grandes structures, la plectasine s'accroche à sa cible à la surface des cellules bactériennes, de la même manière que les deux côtés du Velcro forment une liaison.
Une équipe de recherche, dirigée par le biologiste structural Markus Weingarth et le biochimiste Eefjan Breukink de l'Université d'Utrecht, a cartographié la formation de la structure Velcro. Leur découverte, publiée dans Nature Microbiology , dévoile une nouvelle approche qui pourrait avoir de larges implications pour le développement d'antibiotiques pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.
L'équipe de recherche a étudié le fonctionnement de la plectasine, un antibiotique dérivé du champignon Pseudoplectania nigrella. L'équipe a utilisé des techniques biophysiques avancées, notamment la RMN du solide, et, en collaboration avec Wouter Roos de Groningen, la microscopie à force atomique.
Traditionnellement, les antibiotiques fonctionnent en ciblant des molécules spécifiques au sein des cellules bactériennes. Cependant, le mécanisme derrière l’action de la plectasine n’était pas entièrement compris jusqu’à présent. Des études antérieures suggéraient un modèle conventionnel dans lequel la plectasine se lie à une molécule appelée Lipide II, cruciale pour la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne, semblable à une clé insérée dans une serrure.
La nouvelle étude révèle un processus plus complexe. La plectasine n'agit pas seulement comme une clé dans une serrure; au lieu de cela, il forme des structures denses sur les membranes bactériennes contenant le lipide II. Ces complexes supramoléculaires piègent leur lipide II cible, l'empêchant de s'échapper. Même si un lipide II se libère de la plectasine, il reste contenu dans la structure Velcro, incapable de s'échapper.
Weingarth compare cette structure au Velcro, où la plectasine forme les crochets microscopiques qui s'attachent aux « boucles » bactériennes. En Velcro normal, si l’une des boucles se détache de son crochet, elle reste toujours emprisonnée par l’ensemble de la structure. Il en va de même pour les bactéries piégées dans la superstructure de la plectasine :elles peuvent se libérer de la liaison de la plectasine, mais restent piégées dans la superstructure. Cela empêche les bactéries de s'échapper et de provoquer d'autres infections.
De plus, les chercheurs ont découvert que la présence d’ions calcium renforce encore l’activité antibactérienne de la plectasine. Ces ions se coordonnent avec des régions spécifiques de la plectasine, provoquant des changements structurels qui améliorent considérablement l'efficacité antibactérienne. Le doctorat a découvert que les ions jouent un rôle essentiel dans l'action de la plectasine. les étudiants Shehrazade Miranda Jekhmane et Maik Derks, co-premiers auteurs de l'étude. Ils ont réalisé que les échantillons de plectasine avaient une couleur particulière, qui faisait allusion à la présence d'ions.
Markus Weingarth, l'auteur principal de l'étude, s'attend à ce que cette découverte puisse ouvrir de nouvelles voies pour développer des antibiotiques supérieurs.
"La plectasine n'est probablement pas l'antibiotique candidat idéal en raison de problèmes de sécurité. Cependant, dans notre étude, nous montrons que le "mécanisme Velcro" semble largement utilisé parmi les antibiotiques, ce qui a été jusqu'à présent ignoré. Les futurs efforts de conception de médicaments ne doivent donc pas seulement « Nous nous concentrons sur la façon de lier les cibles, mais aussi sur la manière dont les médicaments peuvent s'auto-assembler efficacement. Notre étude comble ainsi un déficit de connaissances majeur qui pourrait avoir de vastes implications pour la conception de meilleurs médicaments pour lutter contre la menace croissante de la résistance aux antimicrobiens », dit-il.
Plus d'informations : La plectasine, un peptide de défense de l'hôte, cible le lipide II, précurseur de la paroi cellulaire bactérienne, par un mécanisme supramoléculaire sensible au calcium, Nature Microbiology (2024). DOI :10.1038/s41564-024-01696-9
Informations sur le journal : Microbiologie naturelle
Fourni par l'Université d'Utrecht
