Si vous avez déjà souffert d'une intoxication alimentaire causée par une bactérie comme Shigella ou Salmonella, alors vos cellules ont été la cible de "nano-injecteurs" - des pointes microscopiques fabriquées à partir de protéines à travers lesquelles les agents pathogènes sécrètent des protéines effectrices dans les cellules hôtes humaines, provoquant une infection.

De nombreuses bactéries utilisent des nano-injecteurs pour infecter des millions de personnes dans le monde chaque année.

Aujourd'hui, Roberto De Guzman, professeur agrégé de biosciences moléculaires à l'Université du Kansas, dirige un groupe de recherche qui évalue le potentiel des nanoinjecteurs comme cible pour une nouvelle classe d'antibiotiques. Leur travail est financé par une période de cinq ans, Subvention de 1,8 million de dollars de l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses, partie des instituts nationaux de la santé.

« Cette subvention soutiendra nos études visant à élucider la façon dont les nanoinjecteurs bactériens sont assemblés, " a déclaré De Guzman. " Les nano-injecteurs sont des machines protéiques utilisées par les agents pathogènes bactériens pour injecter des protéines de virulence dans les cellules humaines afin de provoquer des maladies infectieuses. Ils sont de taille nanométrique - ils ressemblent à des aiguilles et les bactéries les utilisent pour injecter des protéines de virulence dans les cellules hôtes - alors je les ai appelés nano-injecteurs. En microbiologie, ils sont connus comme faisant partie du système de sécrétion de type III, une machinerie de livraison de protéines."

Le chercheur de la KU a déclaré que les nanoinjecteurs sont uniques aux bactéries pathogènes et sont absolument nécessaires pour l'infectiosité. La plupart des gens ont entendu parler des maladies causées par des agents pathogènes bactériens qui utilisent des nano-injecteurs, dont plusieurs ont changé le cours de l'expérience humaine pour le pire.

« Des exemples sont Yersinia pestis, qui a causé la peste noire en Europe et modifié l'histoire du monde, " dit De Guzman. " Aussi, Pseudomonas aeruginosa, la première cause de mortalité chez les patients atteints de mucoviscidose et une source majeure d'infections hospitalières secondaires, et Chlamydia, une source majeure de maladies sexuellement transmissibles bactériennes."

Parce qu'un nombre croissant d'agents pathogènes ont développé des souches qui ne sont pas affectées par les antibiotiques actuellement sur le marché, De Guzman a déclaré que de nouvelles approches dans le développement de médicaments sont nécessaires et que les nano-injecteurs pourraient constituer une cible intéressante.

"Le problème est que tous ces agents pathogènes ont développé une résistance aux antibiotiques actuels, " dit-il. " Plus loin, les antibiotiques ne sont pas aussi rentables que les autres médicaments, les compagnies pharmaceutiques ont donc défavorisé leur développement. D'où, il y a une pénurie de nouveaux antibiotiques dans le pipeline. Nous sommes dans une tempête parfaite lorsque l'âge des antibiotiques n'est plus assuré."

Un facteur majeur dans l'attribution de cette subvention à la KU par le NIH est un spectromètre de résonance magnétique nucléaire ou RMN de 1,9 million de dollars - essentiellement un énorme aimant - que l'université a acheté en 2004 grâce à une obligation approuvée par la législature du Kansas.

"Nous avons l'instrument critique nécessaire à cette recherche, " a déclaré De Guzman. " C'est ma deuxième subvention majeure du NIH, ainsi que les autres subventions reçues par KU qui reposent sur l'aimant RMN. Je pense que le Kansas en a eu pour son argent plusieurs fois sur cet investissement."

A l'aide du spectromètre RMN, De Guzman et son équipe espèrent mieux comprendre les processus biologiques qui créent les nano-injecteurs.

"Les nanoinjecteurs sont assemblés à partir d'environ 20 types de protéines différentes, et des parties de celle-ci, comme l'aiguille elle-même et les protéines associées à l'aiguille, sont exposées à la surface, " a déclaré De Guzman. "Le nano-injecteur est assemblé de manière précise où les protéines s'assemblent comme des blocs Lego bien ajustés. Un petit défaut pourrait rendre le tout inutilisable pour les agents pathogènes, les rendant non infectieux. »

L'objectif final est de trouver ou de développer des composés qui favorisent de tels défauts dans les nano-injecteurs, rendant les agents pathogènes inoffensifs pour l'homme.

"Mon intérêt est de comprendre en détail comment l'aiguille est assemblée et d'étendre ces connaissances au développement de médicaments qui perturberont l'assemblage des nano-injecteurs et empêcheront ainsi les agents pathogènes d'infecter leurs hôtes, " a déclaré De Guzman.