image : L’antibiotique Clovibactin récemment découvert utilise un motif de liaison inhabituel en forme de cage pour envelopper étroitement les lipides spéciaux dans les membranes cellulaires bactériennes.
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Crédit : Markus Weingarth
Un nouvel antibiotique puissant, isolé de bactéries qui n’avaient pas pu être étudiées auparavant, semble capable de combattre les bactéries nocives et même les « superbactéries » multirésistantes. Nommé Clovibactin, l’antibiotique semble tuer les bactéries d’une manière inhabituelle, ce qui rend plus difficile le développement d’une résistance par les bactéries. Des chercheurs de l’Université d’Utrecht, de l’Université de Bonn (Allemagne), du Centre allemand de recherche sur les infections (DZIF), de l’Université Northeastern de Boston (États-Unis) et de la société NovoBiotic Pharmaceuticals (Cambridge, États-Unis) partagent désormais la découverte de la clovibactine et de son mécanisme de destruction dans la revue scientifique Cellule.
Besoin urgent de nouveaux antibiotiques
La résistance aux antimicrobiens constitue un problème majeur pour la santé humaine et les chercheurs du monde entier recherchent de nouvelles solutions. “Nous avons un besoin urgent de nouveaux antibiotiques pour lutter contre les bactéries qui deviennent de plus en plus résistantes à la plupart des antibiotiques utilisés en clinique”, déclare le Dr Markus Weingarth, chercheur au département de chimie de l’université d’Utrecht.
Cependant, la découverte de nouveaux antibiotiques constitue un défi : peu de nouveaux antibiotiques ont été introduits dans les cliniques au cours des dernières décennies, et ils ressemblent souvent à des antibiotiques plus anciens et déjà connus.
“La clovibactine est différente”, explique Weingarth. “Depuis que la Clovibactine a été isolée de bactéries qui ne pouvaient pas être cultivées auparavant, les bactéries pathogènes n’ont jamais vu un tel antibiotique auparavant et n’ont pas eu le temps de développer une résistance.”
Antibiotique issu de la matière noire bactérienne
La clovibactine a été découverte par NovoBiotic Pharmaceuticals, une petite entreprise américaine en phase de démarrage, et le microbiologiste professeur Kim Lewis de la Northeastern University de Boston. Auparavant, ils avaient développé un dispositif permettant de cultiver de la « matière noire bactérienne », appelées bactéries incultivables. Curieusement, 99 % de toutes les bactéries sont « incultivables » et ne pouvaient pas être cultivées en laboratoire auparavant, elles ne pouvaient donc pas être exploitées pour de nouveaux antibiotiques. Grâce à cet appareil, appelé iCHip, des chercheurs américains ont découvert la Clovibactine dans une bactérie isolée d’un sol sableux de Caroline du Nord : E. terrae spp. Caroline.
Dans la commune Cellule publication, NovoBiotic Pharmaceuticals montre que Clovibactin attaque avec succès un large spectre d’agents pathogènes bactériens. Il a également été utilisé avec succès pour traiter des souris infectées par la superbactérie. Staphylococcus aureus.
Un large spectre de cibles
La clovibactine semble avoir un mécanisme de destruction inhabituel. Il cible non pas une, mais trois molécules précurseurs différentes, toutes essentielles à la construction de la paroi cellulaire, une structure semblable à une enveloppe qui entoure les bactéries. C’est ce qu’a découvert le groupe du professeur Tanja Schneider de l’Université de Bonn en Allemagne, l’un des Cellule co-auteurs de l’article.
Schneider : « Le mécanisme d’attaque multi-cibles de Clovibactin bloque simultanément la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne à différentes positions. Cela améliore l’activité du médicament et augmente considérablement sa robustesse au développement de résistances.
Une structure en forme de cage
L’équipe du Dr Markus Weingarth de l’Université d’Utrecht a découvert comment exactement la Clovibactine bloque la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne. Ils ont utilisé une technique spéciale appelée résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’état solide qui permet d’étudier le mécanisme de la clovibactine dans des conditions similaires à celles des bactéries.
«La clovibactine s’enroule autour du pyrophosphate comme un gant bien ajusté. Comme une cage qui enferme sa cible », explique Weingarth. C’est ce qui donne son nom à Clovibactin, qui est dérivé du mot grec « Klouvi », qui signifie cage. L’aspect remarquable du mécanisme de la Clovibactine est qu’elle se lie uniquement au pyrophosphate immuable commun aux précurseurs de la paroi cellulaire, mais elle ignore la partie variable sucre-peptide des cibles. « Comme la clovibactine ne se lie qu’à la partie immuable et conservée de ses cibles, les bactéries auront beaucoup plus de mal à développer une quelconque résistance contre elle. En fait, nous n’avons observé aucune résistance à la Clovibactine dans nos études.
Les fibrilles capturent les cibles
La clovibactine peut faire encore plus. En se liant aux molécules cibles, elle s’auto-assemble en grosses fibrilles à la surface des membranes bactériennes. Ces fibrilles sont stables pendant une longue période et garantissent ainsi que les molécules cibles restent séquestrées aussi longtemps que nécessaire pour tuer les bactéries.
“Étant donné que ces fibrilles ne se forment que sur les membranes bactériennes et non sur les membranes humaines, elles sont probablement aussi la raison pour laquelle la Clovibactine endommage sélectivement les cellules bactériennes mais n’est pas toxique pour les cellules humaines”, explique Weingarth. “La clovibactine a donc un potentiel pour la conception de traitements améliorés qui tuent les agents pathogènes bactériens sans développement de résistance.”.
Détails de publication
Un nouvel antibiotique issu d’une bactérie non cultivée se lie à une cible immuable, Cell, DOI : 10.1016/j.cell.2023.07.038
Rhythm Shukla, Aaron J. Peoples, Kevin C. Ludwig, Sourav Maity, Maik GN Derks, Stefania De Benedetti, Annika M Krueger, Bram JA Vermeulen, Theresa Harbig, Francesca Lavore, Raj Kumar, Rodrigo V. Honorato, Fabian Grein, Kay Nieselt, Yangping Liu, Alexandre Bonvin, Marc Baldus, Ulrich Kubitscheck, Eefjan Breukink, Catherine Achorn, Anthony Nitti, Christopher J. Schwalen, Amy L. Spoering, Losee Lucy Ling, Dallas Hughes, Moreno Lelli, Wouter H. Roos, Kim Lewis , Tanja Schneider, Markus Weingarth
Coordonnées des médias:
Dr Markus Weingarth
Département de Chimie
Université d’Utrecht
Tél. +31 (0)640828581
Courriel : [email protected]
Prof. Dr. Tanya Schneider
Institut de microbiologie pharmaceutique
Université de Bonn
Tél. +49 (0)228 735688
Courriel : [email protected]
Méthode de recherche
Étude expérimentale
Sujet de recherche
Animaux
Le titre de l’article
Un nouvel antibiotique issu d’une bactérie non cultivée se lie à une cible immuable
Date de publication de l’article
22 août 2023
2023-08-23 05:01:04
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