De nouvelles structures à haute résolution du ribosome bactérien déterminées par des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago montrent qu'une seule molécule d'eau peut être la cause – et la solution possible – de la résistance aux antibiotiques.

Les résultats de la nouvelle étude UIC sont publiés dans la revue Nature Chimie Biologie .

Les germes pathogènes deviennent résistants aux antibiotiques lorsqu'ils développent la capacité de vaincre les médicaments conçus pour les tuer. Chaque année aux États-Unis, des millions de personnes souffrent d'infections résistantes aux antibiotiques, et des milliers de personnes en meurent.

Le développement de nouveaux médicaments est un moyen essentiel pour la communauté scientifique de tenter de réduire l'impact de la résistance aux antibiotiques.

« La première chose que nous devons faire pour fabriquer des médicaments améliorés est de mieux comprendre comment les antibiotiques fonctionnent et comment les « mauvais bogues » y deviennent résistants, " dit Alexandre Mankin, professeur de sciences pharmaceutiques à l'UIC College of Pharmacy et co-auteur de l'article.

Mankin et son collègue, Iouri Polikanov, professeur agrégé de sciences biologiques à la Faculté des arts libéraux et des sciences de l'UIC, ont étudié le mécanisme d'action de l'un des types d'antibiotiques les plus populaires utilisés en clinique aujourd'hui :les macrolides.

"Les macrolides sont parmi les antibiotiques les plus efficaces qui sont couramment utilisés pour traiter les infections qui se propagent dans la communauté - les gens reçoivent des antibiotiques macrolides, comme l'azithromycine, par exemple, tout le temps, " dit Polikanov, l'auteur correspondant de l'article. "Les macrolides agissent en entrant dans les bactéries et en se liant aux ribosomes, la machine de synthèse des protéines de la cellule. Une fois lié, le médicament empêche les ribosomes de fabriquer de nouvelles protéines, empêchant ainsi les bactéries de croître et de se répliquer. Cependant, les bactéries résistantes modifient leurs ribosomes afin que le médicament ne puisse plus s'y lier."

Grâce à des années de partenariat entre leurs deux laboratoires, les chercheurs de l'UIC ont pu comprendre comment les macrolides se lient au ribosome, comment les bactéries réagissent aux macrolides et comment elles deviennent résistantes à ces médicaments couramment utilisés. Ils ont également appris à capturer des images haute résolution des ribosomes envahis par les antibiotiques.

"Nous avons comparé les structures haute résolution des ribosomes de bactéries sensibles et résistantes et avons remarqué qu'une molécule d'eau nécessaire à la liaison étroite des antibiotiques n'était pas présente dans les ribosomes des insectes résistants aux médicaments. Dans les ribosomes du médicament- bactéries résistantes, il n'y avait tout simplement pas de place pour cette molécule d'eau, ", a déclaré Polikanov.

La molécule d'eau, les chercheurs ont trouvé, agit comme un pont entre le ribosome et l'antibiotique. Lorsque des bactéries résistantes modifient la composition chimique de leurs ribosomes, ce pont entre le ribosome et le médicament ne peut pas être construit. Alors que la communauté scientifique a longtemps deviné que les différences dans les structures des ribosomes sensibles et résistants étaient importantes, on ignorait auparavant pourquoi ces changements empêchent l'action des médicaments.

"Cette étude offre la première explication convaincante de l'incapacité des macrolides à se lier aux ribosomes des bactéries résistantes, " a déclaré Mankin.

"Nous sommes très excités par cette découverte, ", a déclaré Polikanov. "Parce que nous savons maintenant comment exactement les antibiotiques macrolides interagissent avec leur cible, le ribosome. Cette découverte est importante car elle informera et facilitera le développement de nouveaux antibiotiques qui n'ont pas besoin de cette molécule d'eau pour se lier. Il existe une demande énorme pour de tels médicaments capables de tuer même les bactéries devenues résistantes aux médicaments actuellement utilisés. »