Découverte de médicaments chez le patient
L'analyse génétique de bactéries humaines et animales ouvre la voie à de nouveaux ingrédients actifs
Les micro-organismes ne colonisent pas seulement le corps des mammifères lors d'infections. Des milliards de microbes peuvent se trouver à tout moment sur et dans des humains et des animaux en bonne santé, communiquant entre eux par le biais de signaux chimiques et influençant ainsi leur santé. Dans le cadre de deux études, des chercheurs de l'Institut Helmholtz de recherche pharmaceutique de la Sarre (HIPS), de l'université de la Sarre et de l'hôpital universitaire de la Sarre ont réalisé une étude détaillée du microbiome, c'est-à-dire de l'ensemble des micro-organismes, chez l'homme et les animaux de zoo. L'objectif était d'identifier des points de départ pour des stratégies de traitement et de diagnostic des maladies. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans deux articles de la revue Nature Communications. Le HIPS est un site du Centre Helmholtz de recherche sur les infections (HZI) en collaboration avec l'université de la Sarre.
L'idée d'utiliser les micro-organismes comme source de nouveaux principes actifs n'est pas nouvelle. De nombreux médicaments ont déjà été développés à partir de produits naturels provenant de bactéries et de champignons. Ces derniers se disputent les ressources disponibles dans leur habitat naturel, comme le sol, et utilisent des signaux chimiques pour prendre l'avantage sur leurs concurrents microbiens. Il n'est donc pas surprenant qu'une grande partie des antibiotiques disponibles sur le marché soit basée sur des produits naturels provenant de micro-organismes. Une équipe de recherche interdisciplinaire du HIPS, de l'université de la Sarre et de l'hôpital universitaire de la Sarre s'est fixé pour objectif de trouver également des produits naturels pouvant être utilisés pour traiter des maladies non infectieuses. Au lieu de chercher dans le sol, l'équipe cherche directement dans les bactéries qui colonisent les humains et les animaux et qui jouent un rôle dans le développement des maladies. Cette approche est également un élément central du projet de pôle d'excellence nextAID³, qui a fait l'objet d'une évaluation positive lors d'un premier tour par la Fondation allemande pour la recherche (DFG) et dont la proposition complète a été soumise par l'université de la Sarre en août 2024.
Deux cohortes ont servi de base à cette recherche à grande échelle de nouveaux principes actifs : Dans l'étude "IMAGINE", les chercheurs ont collecté près de 2 000 échantillons de sujets sains et de patients atteints de diverses maladies. Étant donné que différentes parties du microbiome peuvent être affectées par différentes maladies, les chercheurs ont examiné le microbiome dans la salive, la plaque dentaire et les selles, ainsi que dans les yeux, la gorge et sur la peau. Dans une seconde étude, l'équipe a examiné le microbiome des animaux du zoo de Sarrebruck et l'a comparé au microbiome des animaux vivant à l'état sauvage. L'objectif de cette cohorte beaucoup plus petite était de montrer que le microbiome des animaux peut également être une source potentielle de nouveaux produits naturels. Les échantillons collectés dans les deux études ont été traités et soumis à un processus connu sous le nom de séquençage du métagénome. Cette méthode permet d'identifier génétiquement tous les organismes contenus dans un échantillon et de déterminer leur abondance. Si une certaine souche bactérienne est plus ou moins abondante en présence d'une maladie particulière, par exemple, elle pourrait potentiellement être impliquée dans son développement ou sa progression.
Dans les données analysées, l'équipe, composée du bioinformaticien Andreas Keller, du microbiologiste Sören Becker, du pneumologue Robert Bals et du pharmacien Rolf Müller, a pu trouver de nombreuses bactéries pour lesquelles un tel comportement s'applique. En outre, les chercheurs ont pu, grâce à des analyses bioinformatiques, identifier les schémas génétiques (appelés groupes de gènes de biosynthèse) des produits naturels associés aux maladies étudiées. "Pour nous, ces données sont une mine d'or scientifique. Nous ne savons toujours pas quels produits naturels la plupart des groupes de gènes nouvellement identifiés codent", explique Andreas Keller, chef de département à l'HIPS et professeur de bioinformatique clinique à l'université de la Sarre. "Les données recueillies sont traitées dans notre base de données ABC-HuMi récemment créée. Cette base de données contient déjà d'autres données sur le microbiote humain, ce qui nous permettra de découvrir de nombreux nouveaux produits naturels et de les utiliser comme base pour le développement de médicaments."
Les pharmaciens, biologistes et chimistes du HIPS sont maintenant appelés à utiliser les données numériques pour créer de véritables produits naturels. Au total, six groupes de recherche travaillent actuellement à la validation expérimentale des 50 groupes de gènes les plus prometteurs. "Connaître le schéma génétique d'un produit naturel n'est qu'une première étape. Nous travaillons maintenant d'arrache-pied pour transférer ces schémas dans des bactéries qui les utiliseront pour produire les produits naturels codés", déclare le professeur d'université Rolf Müller, chef de département et directeur scientifique du HIPS, qui est à l'origine des deux études publiées. "Les données obtenues reflètent une énorme biodiversité qui n'a pas été étudiée jusqu'à présent. Notre prochaine étape consistera à exploiter ce potentiel. Nous sommes heureux de pouvoir maintenant appliquer efficacement les technologies que nous avons établies au cours des 15 dernières années pour le développement d'antibiotiques à d'autres indications également."
Bien que la recherche à l'HIPS soit axée sur les agents antimicrobiens, des thérapies pour les maladies non infectieuses seront développées dans le cadre du PharmaScienceHub. La plateforme de collaboration établie entre l'HIPS et l'université de la Sarre en 2023 rassemble des acteurs de la recherche universitaire et de l'industrie pharmaceutique afin d'accélérer la traduction des résultats de la recherche fondamentale en applications médicales.
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
Georges P. Schmartz, Jacqueline Rehner, Miriam J. Schuff, Leidy-Alejandra G. Molano, Sören L. Becker, Marcin Krawczyk, Azat Tagirdzhanov, Alexey Gurevich, Richard Francke, Rolf Müller, Verena Keller, Andreas Keller; "Exploring microbial diversity and biosynthetic potential in zoo and wildlife animal microbiomes"; Nature Communications, Volume 15, 2024-9-26
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