Antibiotiques : même cible, effets différents
Nouveaux agents antimicrobiens à fort potentiel
Même s'ils s'attaquent à la même cible dans la cellule bactérienne, la réponse cellulaire à différents antibiotiques peut varier.
Des concentrations croissantes d'antibiotiques - de gauche à droite - inhibent la croissance des bactéries, reconnaissables à la turbidité.
© RUB, Marquard
Il est urgent de mettre au point de nouvelles stratégies antimicrobiennes pour tenir les agents pathogènes en échec. Cela vaut en particulier pour les bactéries à Gram négatif, qui sont protégées de l'intervention des antibiotiques par une seconde membrane épaisse. Des microbiologistes de la faculté de biologie et de biotechnologie de l'université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, ont comparé les effets de cinq substances différentes qui inhibent la formation de cette membrane externe. Outre les conséquences attendues, ils ont constaté une série de réponses cellulaires supplémentaires dans la cellule bactérienne, en fonction de la substance. Publiés le 6 mars 2024 dans le Journal of Biological Chemistry, ces résultats peuvent aider à mieux évaluer le potentiel d'application de ces inhibiteurs.
La membrane externe des bactéries à Gram négatif est une cible pour les antibiotiques
Depuis plus de cent ans, les bactéries sont classées en pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs en fonction de leur coloration. Les bactéries à Gram négatif représentent un défi de taille, car elles sont enveloppées d'une seconde membrane qui empêche la pénétration de nombreux antibiotiques. "D'autre part, les enzymes qui produisent cette membrane externe sont uniques et constituent donc des cibles prometteuses pour des antibiotiques spécifiques contre ce groupe de bactéries", explique le professeur Franz Narberhaus, titulaire de la chaire de biologie microbienne et responsable de l'étude.
L'enzyme clé peut être inhibée
L'enzyme LpxC, qui catalyse la première étape irréversible de la biosynthèse de la membrane externe des bactéries Gram négatives, est une cible très prometteuse pour le développement d'antibiotiques. Afin de déterminer comment la bactérie modèle Escherichia coli réagit au blocage de cette enzyme, les chercheurs ont comparé la réponse cellulaire à cinq inhibiteurs de LpxC différents. Les cinq substances ont pu se lier à la LpxC et inhiber cette enzyme, ce qui a conduit à une accumulation de LpxC inactive dans les cellules bactériennes. En outre, les bactéries ont été tuées par les cinq substances, bien que l'efficacité varie considérablement.
Identiques mais différents
Bien que tous les inhibiteurs ciblent le même site, un certain nombre de différences spécifiques aux composés ont été observées dans la réponse bactérienne au traitement. Quatre des composés ont modifié l'équilibre de la composition membranaire, signe d'un stress membranaire aigu. Certaines substances ont induit une réponse générale au stress ou ont interféré avec des voies métaboliques qui ne sont pas directement liées à la biosynthèse des membranes. "L'enseignement que nous pouvons en tirer est que nous devrions examiner de près ce qui se passe dans les bactéries avant d'introduire de telles substances", met en garde le professeur Julia Bandow, directrice du Center for Systems-based Antibiotics Research CESAR, où certaines des expériences ont été menées. Même si la même enzyme est inhibée, il ne s'ensuit pas automatiquement que les réponses cellulaires des bactéries soient identiques.
De nouveaux agents antimicrobiens à fort potentiel
Malheureusement, tous les inhibiteurs de LpxC disponibles à ce jour ne conviennent pas à une application clinique en raison d'effets secondaires chez l'homme et l'animal. Nous avons toutefois des raisons d'être optimistes, car un nouvel inhibiteur de LpxC décrit il y a quelques mois combat les infections bactériennes de manière extrêmement efficace et sans effets secondaires, du moins dans les modèles animaux. "Nous souhaitons maintenant tester la réaction des bactéries à cette substance", explique Franz Narberhaus. À l'avenir, nous étudierons également la réaction des bactéries à d'autres substances actives qui s'attaquent à des stades antérieurs ou postérieurs de la biosynthèse de la membrane externe. Malgré le grand potentiel de ces antibiotiques, on sait peu de choses sur leur mécanisme d'action et sur la réaction des bactéries.
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.
Publication originale
Anna-Maria Möller, Melissa Vázquez-Hernández, Blanka Kutscher, Raffael Brysch, Simon Brückner, Emily C. Marino, Julia Kleetz, Christoph HR. Senges, Sina Schäkermann, Julia E. Bandow, Franz Narberhaus; "Common and varied molecular responses of Escherichia coli to five different inhibitors of the lipopolysaccharide biosynthetic enzyme LpxC"; Journal of Biological Chemistry
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