24/05/2012 - Plus de possibilités pour le développement de médicaments personnalisés

Menéame

Les scientifiques d’Allemagne et des États-Unis ont décodé la structure de certaines Aiguillage bactérienne a résolution atomique.

Cela pourrait conduire au développement de médicaments personnalisés et des stratégies capables de prévenir le processus d’infection bactérienne, dont la dangerosité tient au fait qu’il se produit par injection.

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature, et sa recherche a été financée par le projet BIO-NMR (RCN) appliqué à la biologie structurelle « R » , financé par près de 9 millions d’euros au titre du thème «Infrastructures de recherche »du septième programme-cadre (7e PC) de l’Union européenne.

Résultats de l’étude

Les chercheurs chargés de l’étude, dirigés par l’Institut Max Planck de chimie biophysique (Allemagne), affirment que les bactéries libèrent des agents moléculaires dans les cellules hôtes par des structures semblables à des aiguilles, moquant ainsi une réponse immunitaire.

Dans leur travail, ils ont décodé la structure de cette aiguille et découvert que des centaines de petites aiguilles creuses naissent de la membrane bactérienne, une ressource de grande puissance responsable de l’énorme dangerosité de maladies telles que la peste ou le choléra. Ces petites aiguilles, issues d’une structure à l’intérieur de la membrane, constituent le système de sécrétion de type III, un dispositif bactérien utilisé par les pathogènes pour introduire des agents moléculaires dans la cellule hôte.

Les substances injectables modifient différents processus métaboliques essentiels et bloquent la défense immunitaire des cellules infectées, explique les chercheurs. Ce processus conduit à la mort au fur et à mesure que les pathogènes avancent dans l’organisme en évitant tout type de défense qui les entravent.

Les médicaments actuellement prescrits se limitent à la lutte contre l’infection, mais existent souches bactériennes capables de développer une résistance à ces antibiotiques, ce qui oblige à développer des traitements pharmacologiques plus spécifiques.

Jusqu'à présent, personne n’avait réussi à fournir des informations sur la structure spécifique de ces aiguilles, qui mesurent entre 60 et 80 nanomètres de longueur et 8 nanomètres de largeur. Des outils classiques tels que la cristallographie à rayons X ou la microscopie électronique avaient échoué ou produit des structures modèles erronées et, parce que l’aiguille n’est ni cristallisable ni soluble, toute tentative de décoder sa structure atomique s’était révélée infructueuse.

L’équipe scientifique susmentionnée a maintenant combiné la production de l’aiguille dans le laboratoire avec spectroscopie de RMN à l’état solide, microscopie électronique et modélisation informatique. Ils décodifièrent ainsi la structure de l’aiguille atome à atome et composaient la première image de son architecture moléculaire à l’échelle des angstroms, une résolution de moins d’un dixième de millionième de millimètre.

« Nous avons franchi une étape majeure dans la production d’échantillons et la spectroscopie RMN à l’état solide », a déclaré Adam Lange, du département de biologie structurale fondée sur la RMN de l’Institut Max Planck de chimie biophysique, auteur principal de l’étude. « Nous avons également pu utiliser l’un des spectromètres RMN à l’état solide les plus puissants, celui du département de biologie structurale fondée sur la RMN de Christian Griesinger, dans notre institut. » À 20 teslas, le champ magnétique de ce spectromètre de 850 mégahertz est environ 400.000 fois plus intense que celui de la Terre. « Il était surprenant d’observer la structure des aiguilles », a confié le Dr Lange.

L’intérieur des aiguilles a des similitudes, mais à l’extérieur on constate des différences entre elles. Ce déséquilibre pourrait être l’outil utilisé par les bactéries pour éviter d’être reconnus par le système immunitaire de l’hôte. Les modifications de la surface des aiguilles endommagent le système car elles empêchent l’identification du pathogène. Le travail pourrait servir à bloquer le système de seringue et arrêter l’avancement des bactéries.

La nouvelle technique nous a permis de produire de grandes quantités d’aiguilles dans le laboratoire de l’étude de la biophysique, a déclaré Stefan Becker, également du département de biologie structurelle basé sur le RMN de l’Institut Max Planck de chimie biologique et coauteur de l’enquête. Notre objectif à partir de maintenant sera de développer une méthode à haut rendement qui nous permettra de rechercher de nouveaux agents pour prévenir la formation de l’aiguille.

Des experts de l’Institut Max Planck de biologie des infections (Allemagne) et de l’Université de Washington (États-Unis) ont participé à cette étude.

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Pour plus d’informations:

·         Institut Max Planck de chimie biologique

·         Nature

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