Du venin de guêpe comme antibiotique
Le venin d’insectes comme celui des guêpes et des abeilles est plein de composés qui peuvent tuer les bactéries. Malheureusement, bon nombre de ces composés sont également toxiques pour les humains, ce qui rend impossible leur utilisation comme antibiotiques.
Un antibiotique venant du venin des guêpes
Après avoir effectué une étude systématique des propriétés antimicrobiennes d’une toxine normalement trouvée chez une guêpe sud-américaine, les chercheurs du MIT ont maintenant créé des variantes du peptide qui sont puissantes contre les bactéries mais non toxiques pour les cellules humaines.
Dans une étude sur des souris, les chercheurs ont découvert que leur peptide le plus puissant pouvait complètement éliminer Pseudomonas aeruginosa, une souche de bactéries qui cause notamment des infections respiratoires et qui est résistante à la plupart des antibiotiques.
« Nous avons transformé une molécule toxique en une molécule viable pour traiter les infections », a déclaré Cesar De La Fuente-Nunez, un post-doc du MIT. « En analysant systématiquement la structure et la fonction de ces peptides, nous avons pu ajuster leurs propriétés et leur activité. »
Des variantes du peptide
Dans le cadre de leurs défenses immunitaires, de nombreux organismes, y compris les humains, produisent des peptides qui peuvent tuer les bactéries. Pour aider à lutter contre l’émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques, de nombreux scientifiques ont tenté d’adapter ces peptides en tant que nouveaux médicaments.
Le peptide sur lequel De La Fuente-Nunez et ses collègues se sont concentrés dans cette étude a été isolé d’une guêpe connue sous le nom de Polybia paulista. Ce peptide est suffisamment petit — seulement 12 acides aminés — pour que les chercheurs croient qu’il serait possible de créer quelques variantes du peptide et de les tester pour voir si elles pourraient devenir plus puissantes contre les microbes et moins nocives pour les humains.
« C’est un peptide assez petit pour qu’on puisse essayer de muter autant de résidus d’acides aminés que possible pour essayer de comprendre comment chaque bloc de construction contribue à l’activité antimicrobienne et à la toxicité », explique De La Fuente-Nunez.
Comme beaucoup d’autres peptides antimicrobiens, ce peptide dérivé du venin est supposé tuer les microbes en perturbant les membranes cellulaires bactériennes. Ce peptide a une structure hélicoïdale alpha, qui est connue pour interagir fortement avec les membranes cellulaires.
Dans la première phase de leur étude, les chercheurs ont créé quelques douzaines de variantes du peptide original et ont ensuite mesuré comment ces changements affectaient la structure hélicoïdale des peptides et leur hydrophobicité, ce qui les à aidé également à déterminer comment les peptides interagissaient avec les membranes. Ils ont ensuite testé ces peptides contre sept souches de bactéries et deux de champignons, ce qui a permis de corréler leur structure et leurs propriétés physicochimiques avec leur pouvoir antimicrobien.
En se basant sur les relations structure-fonction qu’ils ont identifiée, les chercheurs ont ensuite conçu quelques douzaines d’autres peptides pour des essais plus poussés. Ils ont pu identifier des pourcentages optimaux d’acides aminés hydrophobes et d’acides aminés chargés positivement, et ils ont aussi identifié un groupe d’acides aminés où tout changement altérerait la fonction globale de la molécule.
La lutte contre l’infection
Pour mesurer la toxicité des peptides, les chercheurs les ont exposés à des cellules rénales embryonnaires humaines cultivées dans un récipient en laboratoire. Ils ont sélectionné les composés les plus prometteurs pour les tester chez des souris infectées par Pseudomonas aeruginosa, une source commune d’infections respiratoires et urinaires, et ont découvert que plusieurs de ces peptides pouvaient réduire l’infection. L’un d’eux, administré à forte dose, pouvait même l’éliminer complètement.
“Après quatre jours, ce composé peut éliminer complètement l’infection, et c’était assez surprenant et excitant parce que nous ne voyons pas cela généralement avec d’autres antimicrobiens expérimentaux ou d’autres antibiotiques que nous avons testés dans le passé avec ce modèle particulier de souris”, explique De La Fuente-Nunez.
Des variantes plus puissantes
Les chercheurs ont commencé à créer d’autres variantes qui, espèrent-ils, pourront éliminer les infections à des doses plus faibles. De La Fuente-Nunez prévoit également d’appliquer cette approche à d’autres types de peptides antimicrobiens naturellement présents lorsqu’il se joindra à la faculté de l’Université de Pennsylvanie l’année prochaine.
« Je pense que certains des principes que nous avons appris ici peuvent s’appliquer à d’autres peptides similaires dérivés de la nature », explique-t-il. « Des choses comme l’hélicité et l’hydrophobicité sont très importantes pour plusieurs de ces molécules, et certaines des règles que nous avons apprises ici peuvent certainement être extrapolées. »
Cette recherche a été financée, en partie, par la Fondation Ramon Areces et La Defense Threat Reduction Agency.
Source : MIT
Crédit photo sur Unsplash : Nick Mundackal