Deux puissants antibactériens trouvés dans les poissons font leur sale boulot de manière inattendue, rapportent des chimistes et collègues de l'UConn dans un article accepté par le Journal de la FEBS . La recherche pourrait ouvrir la voie à de toutes nouvelles classes d'antibiotiques.
Les poissons souffrent d'infections bactériennes tout comme les humains. C'est un problème particulièrement difficile pour les poissons d'élevage, qui vivent dans des quartiers proches où la maladie peut se propager rapidement. Les pisciculteurs savent que l'ajout de sulfate de cuivre à l'eau réduit les maladies bactériennes, mais ils n'ont pas compris pourquoi. Maintenant, une équipe dirigée par des chimistes de l'UConn a découvert que les poissons fabriquent des peptides antibactériens qui se lient au cuivre et l'utilisent comme une arme pour tuer les bactéries.
Les peptides sont de petites molécules, fabriqué à partir de la même substance que les protéines mais beaucoup plus courte. Les biologistes savaient que ces peptides de poisson, appelé piscidine-1 et piscidine-3, étaient antibactériens. Mais il a fallu un chimiste pour comprendre la connexion en cuivre.
"Nous nous sommes intéressés à ces peptides car ils se retrouvent dans plusieurs espèces de poissons différentes, " dont le tilapia et le bar rayé, dit le chimiste de l'UConn Alfredo Angeles-Boza. "Et nous avons remarqué que les peptides ont un motif de liaison au cuivre, " ce qui signifie un modèle chimique connu pour s'accrocher au cuivre dans d'autres systèmes biologiques.
L'équipe a donc testé la dépendance des peptides au cuivre :ils ont d'abord ajouté les peptides à des colonies de bactéries E. coli cultivées en laboratoire. Les bactéries sont mortes en quelques heures. Ensuite, ils ont fait pousser des colonies d'E. coli dans un environnement limité en cuivre. Quand ils ont ajouté les peptides aux bactéries appauvries en cuivre, les peptides n'étaient pas aussi efficaces pour tuer. C'était une preuve claire que le cuivre était nécessaire pour que les peptides fonctionnent.
Une fois qu'ils eurent prouvé que les peptides utilisaient du cuivre, ils ont testé chaque peptide séparément pour voir son mode d'action. Bien que les deux peptides aient semblé chimiquement similaires, et dans les deux cas ils ont utilisé du cuivre, ils avaient des modes d'attaque totalement différents. La piscidine-1 a traversé la membrane cellulaire externe de la bactérie, tandis que la piscidine-3 a brouillé l'ADN de la bactérie.
Angeles-Boza dit que lui et sa collaboratrice Myriam Cotten du College of William and Mary ont été surpris :« Les deux peptides ont une structure très similaire mais se comportent de manière très différente. C'est avantageux pour les poissons, car les deux peptides ciblent des microbes différents. La nature a fait un changement infime, mais ça fait une grosse différence."
En plus de tuer carrément les bactéries, la piscidine-3 a une capacité unique à cibler des formes de bactéries imperméables aux antibiotiques traditionnels. Par exemple, certains types de bactéries créent des « cellules persistantes » qui s'arrêtent et hibernent lorsque les conditions deviennent hostiles. Cela le protège de la plupart des antibiotiques traditionnels, qui reposent sur la perturbation de la machinerie métabolique d'une cellule bactérienne. Mais la piscidine-3 peut s'infiltrer dans la cellule et détruire son ADN, alors même que la cellule hiberne. La piscidine-3 peut également trancher les biofilms, filets collants de bactéries qui ont tendance à se former sur les cathéters, implants médicaux, les poumons des personnes atteintes de mucoviscidose, et dans les otites chroniques, pour ne citer que quelques exemples courants.
Les chercheurs recherchent maintenant plus d'exemples de peptides antibactériens. Jusque là, Angeles-Boza a trouvé plus de 65 peptides différents qui se lient au cuivre, chez les humains et autres mammifères ainsi que chez les poissons. Plus ils trouvent d'exemples, plus les chimistes pharmaceutiques auront d'indices pour concevoir de nouveaux antibiotiques selon le même motif.
