Les armes antibactériennes de la phyllosphère

Des biotopes presque inexplorés jusqu’alors

De nombreux antibiotiques utilisés aujourd’hui sont produits à partir de substances naturelles que des bactéries produisent elles-mêmes pour se défendre contre d’autres bactéries. Jusqu’ici, on a surtout cherché et trouvé ces substances dans le sol, mais il existe encore dans la nature une diversité immense, et encore presque inexplorée, de bactéries potentiellement productrices de substances actives, par exemple celles vivant sur les plantes ou dans les organismes marins. Dans ces milieux, les nutriments disponibles sont limités et les bactéries se trouvent donc en concurrence. Elles produisent alors différentes substances pour supplanter les autres bactéries ou s’en défendre.

Mais toutes les bactéries ne sont pas également capables de produire des substances biologiquement actives. À l’ETH Zurich, l’équipe de Jörn Piel et Julia Vorholt a développé et utilisé des méthodes bio-informatiques pour déterminer directement, à partir de ses informations génétiques, si un micro-organisme pourrait produire des substances ayant un effet antibiotique. Dans l’affirmative, ces outils de recherche évaluent s’il pourrait s’agir de nouvelles substances ou d’autres déjà connues. Cette démarche est extrêmement importante pour la recherche sur les antibiotiques car elle vise à découvrir de nouvelles molécules ayant des mécanismes d’action très différents de ceux des médicaments actuels et qui pourront donc surmonter les résistances existantes aux antibiotiques.

Découverte de plusieurs antibiotiques ayant des structures chimiques d’un nouveau genre

Jörn Piel et Julia Vorholt ont tout d’abord identifié des centaines d’espèces de bactéries, entre autres à la surface des feuilles, dans les racines des plantes et dans des éponges marines. Dans les études qui ont suivi, ils ont isolé les substances produites par ces bactéries et testé leurs propriétés chimiques et pharmacologiques. Ils ont ainsi découvert plusieurs molécules ayant une action antibiotique et une structure chimique inconnue jusque-là, par exemple celle qu’ils ont appelée Macrobrevin, produite par des bactéries vivant à la surface des feuilles de l’arabette de thalius (Arabidopsis thaliana), une plante sauvage courante en Europe.

Pour certaines des plus prometteuses, ils ont mis au point des procédés de fabrication par synthèse. En effet, la quantité de principes actifs produite naturellement par les bactéries est souvent faible, ce qui complique considérablement les recherches pour le développement de médicaments, qui nécessite de vastes essais supplémentaires, au-delà de la découverte initiale. Plusieurs substances vont à présent entamer cette phase de tests. D’autres candidats devraient suivre car le projet a montré clairement que la nature recèle encore de nombreux antibiotiques inconnus dans les endroits les plus divers. Les méthodes mises au point aideront à les rechercher de façon systématique.

État : novembre 2021

Ecosystem- and genome-guided antibiotic discovery