Des neutrons pour de meilleurs vaccins contre les germes multirésistants
FRM II permet aux scientifiques d'examiner en profondeur la structure des biomolécules
Les neutrons de la source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) peuvent être utilisés pour explorer la structure des biomolécules. Dernier succès en date : l'analyse précise d'un vaccin prometteur contre les germes multirésistants.
Aurel Radulescu au Neutron Small Angle Facility KWS-2 au Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. Les neutrons de la source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) peuvent être utilisés pour explorer la structure des biomolécules. Dernier succès en date : l'analyse précise d'un vaccin prometteur contre les germes multirésistants.
Bernhard Ludewig, FRM II / TUM
Les bactéries résistantes à tous les antibiotiques conventionnels causent plus d'un million de décès chaque année. C'est pourquoi les chercheurs du monde entier sont à la recherche de nouvelles approches thérapeutiques pour combattre ces pathogènes. Il y a deux ans, une équipe internationale de Grenoble a identifié un principe actif adapté à la production d'un vaccin contre la bactérie multirésistante Pseudomonas aeruginosa. Le vaccin a été testé avec succès sur des souris.
"Comme pour de nombreux nouveaux vaccins, l'ingrédient actif est ici intégré dans des liposomes. La caractérisation exacte et la compréhension de ces biomolécules nanoscopiques est un facteur clé dans le développement et l'optimisation des futurs vaccins", explique le Dr Marco Maccarini, biophysicien au Centre national français de la recherche scientifique (CNRS). En collaboration avec des experts du laboratoire TIMC de l'Université Grenoble Alpes (UGA) et de la FRM II, il a analysé avec succès la structure du vaccin candidat contre Pseudomonas aeruginosa.
Le vaccin est constitué de biomolécules dont la taille est de l'ordre de 100 nanomètres. Ces molécules sont principalement constituées de lipides, des substances similaires aux graisses, qui forment de petites bulles ou liposomes en raison de leurs propriétés biochimiques. Ces bulles peuvent à leur tour protéger et transporter les principes actifs proprement dits. Dans le cas du vaccin contre Pseudomonas aeruoginosa, ce principe actif est la protéine OprF. "En général, l'ingrédient actif peut s'arrimer au liposome à différents endroits, par exemple à l'intérieur ou à l'extérieur", explique M. Maccarini. "Mais il est mieux reconnu par le système immunitaire lorsqu'il est intégré dans la double couche lipidique. La structure de la biomolécule est donc déterminante pour l'efficacité d'un vaccin."
Recherché : Un rayonnement non destructif
De tels détails structurels ne sont pas visibles à l'œil nu. Les microscopes optiques n'ont pas une résolution suffisante pour étudier les liposomes. Bien que les rayons X aient des longueurs d'onde plus courtes, ils ne conviennent pas à l'analyse structurelle, car ils peuvent endommager les biomolécules dans certaines circonstances. "En revanche, les faisceaux de neutrons sont idéaux : Ils n'interagissent qu'avec les noyaux atomiques et ne causent donc aucun dommage ou changement structurel. Les échantillons peuvent donc être étudiés dans leur état d'origine", explique M. Maccarini.
Le chercheur a trouvé tout ce dont il avait besoin pour analyser le nouveau vaccin candidat au FRM II de Garching, près de Munich : un flux de neutrons élevé, un laboratoire bien équipé et le Dr Aurel Radulescu, expert en mesure de la diffusion aux petits angles, une technologie qui permet d'étudier en détail les molécules de la taille d'un nanomètre.
Un modèle informatique représente la structure des vaccins
"Dans notre cas, le défi consistait à utiliser le diffractomètre, qui mesure la diffusion des neutrons par les noyaux atomiques, pour distinguer les protéines des lipides dans l'échantillon", se souvient Radulescu, qui supervise le diffractomètre à diffusion aux petits angles KWS-2 pour le Forschungszentrum Jülich (FZJ) à Garching. Il ajoute qu'il a fallu une astuce pour que cette distinction fonctionne : "Nous avons effectué les mesures avec différentes combinaisons de solvants - de l'eau normale et de l'eau lourde contenant du deutérium, mélangées à différentes concentrations." Comme les neutrons "voient" différemment l'hydrogène normal et le deutérium, il en résulte des images de l'échantillon avec des contrastes différents qui contiennent des informations distinctes.
Pour l'analyse, l'équipe de recherche a développé un modèle informatique qui représente la structure du vaccin candidat. "Cela nous permet non seulement de rendre la structure bicouche des lipides, mais aussi de déterminer la position moyenne et la quantité de l'ingrédient actif OprF qui se trouve entre les deux couches de lipides. Le nouveau modèle peut également être utilisé pour étudier la structure de nouveaux vaccins à base de liposomes et pour optimiser leur développement ultérieur.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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