Comment les bactéries attachent leur cape d'invisibilité aux défenses immunitaires
Point de départ pour de nouveaux médicaments antibactériens
Les bactéries ont différentes stratégies pour se protéger. Certains pathogènes bactériens s'entourent d'une coquille composée de nombreuses chaînes de sucre rapprochées les unes des autres, également appelée polymères capsulaires. Ces polymères capsulaires protègent les bactéries contre le dessèchement et le stress physique. En outre, la capsule rend les agents pathogènes invisibles aux défenses de notre corps, pour ainsi dire, et les aide à survivre dans l'organisme. Empêcher la construction de la capsule affaiblirait considérablement la bactérie. Les enzymes qui construisent ces capsules sont donc des cibles potentielles pour les médicaments et des outils biotechnologiques précieux pour la production de vaccins. Malgré leur importance, on ne sait toujours pas comment les polymères de la capsule - qui diffèrent grandement selon le type de bactérie - sont attachés à la membrane bactérienne.
"Chaîne d'ancrage" et enzymes décodées
Une molécule d'acide gras est située dans la membrane elle-même en tant qu'"ancre". La pièce intermédiaire, c'est-à-dire le lien entre l'ancre et la capsule, a été identifiée par une équipe internationale dirigée par le Dr Timm Fiebig, chef du groupe de travail "Glycobiochimie microbienne et développement de vaccins" à l'Institut de biochimie clinique de l'École de médecine de Hanovre (MHH). Les chercheurs ont non seulement réussi à décrire précisément ce "linker" dans un groupe plus large de pathogènes bactériens, mais aussi à caractériser les enzymes appelées "transition transferases" qui produisent le linker. Grâce à cette première description, ces enzymes sont désormais disponibles en tant que structures cibles potentielles pour le développement d'agents antibactériens et en tant qu'outils de synthèse pour la mise au point de vaccins. Ces travaux ont été publiés dans la revue "Nature Chemical Biology".
Les enzymes formant des capsules prolongent la chaîne de liens
Les polymérases capsulaires, qui produisent les différentes capsules de polysaccharides, jouent également un rôle important dans la formation de la chaîne. "La polymérase reconnaît l'élément de liaison et peut l'allonger", explique le Dr Fiebig. Les chercheurs ont également pu clarifier cette étape de la voie de biosynthèse capsulaire. À l'aide d'un appareil de chromatographie spécial, ils ont pu purifier les enzymes et le linker, examiner leur structure et reproduire la synthèse de la capsule dans un tube à essai. "Cela a montré que les transférases de transition stimulent la polymérase de la capsule pour former des chaînes de sucre particulièrement longues, qui protègent probablement la bactérie de manière encore plus efficace", note le biochimiste. Le groupe de Fiebig a déjà pu démontrer comment les polymérases capsulaires construisent la capsule bactérienne dans des études antérieures, notamment pour la bactérie Haemophilus influenzae type b (Hib), qui provoque des infections des voies respiratoires supérieures et inférieures, mais aussi des maladies plus graves telles que l'infection de l'oreille moyenne, la méningite ou l'empoisonnement du sang.
Point de départ pour de nouveaux médicaments antibactériens
Outre l'utilisation biotechnologique potentielle des enzymes, les travaux sont également importants pour la recherche fondamentale sur la production de gélules. "D'une part, nous avons pu montrer que les transférases de transition se trouvent dans des régions conservées du génome bactérien, c'est-à-dire que leurs gènes se trouvent toujours au même endroit dans le génome, quelle que soit l'espèce bactérienne", explique le Dr Christa Litschko, scientifique à l'institut et premier auteur de l'étude. "D'autre part, nous avons découvert que le linker est structurellement différent du polymère capsulaire, contrairement à ce que l'on pensait jusqu'à présent. Ces observations permettront de trouver d'autres candidats de cette classe d'enzymes qui créent des connexions entre la membrane externe de la bactérie et sa capsule.
Étant donné que différents types de bactéries peuvent utiliser la même méthode pour produire la chaîne d'ancrage, il pourrait s'agir d'un point de départ pour des médicaments qui, comme les antibiotiques, peuvent être utilisés contre plusieurs souches de bactéries. Au cours de leurs recherches, les scientifiques ont trouvé des similitudes dans la conception et la construction de la chaîne d'ancrage chez divers agents pathogènes susceptibles de provoquer des méningites et des infections des voies urinaires, par exemple. "En inactivant les enzymes qui construisent le linker, nous pourrions empêcher l'attachement et la formation de l'enveloppe de la capsule, laissant la bactérie sans défense contre l'attaque du système immunitaire", souligne le Dr Fiebig. "Toutefois, de nombreuses recherches sont encore nécessaires avant d'y parvenir.
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Publication originale
Christa Litschko, Valerio Di Domenico, Julia Schulze, Sizhe Li, Olga G. Ovchinnikova, Thijs Voskuilen, Andrea Bethe, Javier O. Cifuente, Alberto Marina, Insa Budde, Tim A. Mast, Małgorzata Sulewska, Monika Berger, Falk F. R. Buettner, Todd L. Lowary, Chris Whitfield, Jeroen D. C. Codée, Mario Schubert, Marcelo E. Guerin, Timm Fiebig; "Transition transferases prime bacterial capsule polymerization"; Nature Chemical Biology, 2024-7-1
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