Remonter le temps pour les antibiotiques
"Recréer une molécule aussi ancienne était exaltant, un peu comme ramener à la vie des dinosaures ou des mammouths laineux"
Dans le paysage médical actuel, les antibiotiques jouent un rôle essentiel dans la lutte contre les infections bactériennes. Ces composés puissants, produits par les bactéries et les champignons, agissent comme des défenses naturelles contre les attaques microbiennes. Une équipe de chercheurs s'est plongée dans le monde complexe des antibiotiques glycopeptides - une ressource vitale dans la lutte contre les pathogènes résistants aux médicaments - pour découvrir leurs origines évolutives. Demi Iftime et Martina Adamek ont dirigé ce projet interdisciplinaire, sous la houlette des professeurs Evi Stegmann et Na-dine Ziemert du pôle d'excellence "Controlling Microbes to Fight Infections" de l'université de Tübingen, avec le soutien du professeur Max Cryle et du docteur Mathias Hansen de l'université Monash en Australie.
À l'aide d'une bioinformatique avancée, l'équipe a cherché à déchiffrer le schéma chimique des anciens antibiotiques glycopeptidiques. En comprenant leur trajectoire évolutive, les chercheurs ont cherché à obtenir des informations qui pourraient orienter le développement de futurs antibiotiques pour des applications médicales. L'étude de l'équipe a été publiée dans la dernière édition de Nature Communications.
Tracer une trajectoire évolutive
"Les antibiotiques sont le résultat d'une lutte évolutive permanente entre différents organismes, chacun s'efforçant de surpasser ou de freiner la propagation de ses adversaires", explique Evi Stegmann. Pour étudier cette question, les chercheurs ont utilisé les antibiotiques glycopeptides teicoplanine et vancomycine, ainsi que des composés apparentés provenant de souches bactériennes spécifiques. Ces composés, constitués d'acides aminés et de sucres, perturbent la construction de la paroi cellulaire bactérienne, ce qui entraîne la mort de la bactérie. La teicoplanine et la vancomycine sont particulièrement efficaces contre de nombreux agents pathogènes humains.
Pour simplifier, les scientifiques organisent souvent les espèces en une structure arborescente évolutive afin d'illustrer leurs relations. De la même manière, l'équipe de recherche a construit un arbre généalogique des antibiotiques glycopeptides connus, en reliant leurs structures chimiques par l'intermédiaire de groupes de gènes qui codent leurs plans. À l'aide d'algorithmes bioinformatiques, ils ont déduit une forme ancestrale présumée de ces antibiotiques, qu'ils ont baptisée "paléomycine". En reconstituant les voies génétiques censées produire la paléomycine, l'équipe a réussi à synthétiser le composé, qui a montré des propriétés antibiotiques lors de tests. "Recréer une molécule aussi ancienne était exaltant, un peu comme ramener à la vie des dinosaures ou des mammouths laineux", remarque Ziemert.
Relier l'évolution à la pratique
"Une découverte intrigante est que tous les antibiotiques glycopeptides sont issus d'un précurseur commun", explique Stegmann. "En outre, la structure centrale de la paléomycine reflète la complexité observée dans la teicoplanine, tandis que la vancomycine présente un noyau plus simple. Nous supposons que l'évolution récente a rationalisé la structure de la vancomycine, mais que sa fonction antibiotique est restée inchangée", ajoute M. Ziemert. Cette famille d'antibiotiques, bien que bénéfique pour les bactéries qui les produisent, nécessite une énergie considérable en raison de leur composition chimique complexe. Rationaliser cette complexité tout en conservant l'efficacité pourrait conférer un avantage évolutif.
Les chercheurs ont minutieusement retracé l'évolution de ces antibiotiques et de leurs séquences génétiques sous-jacentes, en étudiant les étapes cruciales nécessaires à la création de molécules fonctionnelles. En collaboration avec des scientifiques australiens, certaines de ces étapes ont été reproduites en laboratoire. "Ce voyage dans le temps a révélé de profondes connaissances sur l'évolution des voies antibiotiques bactériennes et les stratégies d'optimisation de la nature, qui ont abouti aux antibiotiques glycopeptidiques modernes", explique M. Ziemert. "Nous disposons ainsi d'une base solide pour faire progresser ce groupe crucial d'antibiotiques à l'aide de la biotechnologie."
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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