La mer arctique s'avère être un trésor potentiel de nouveaux médicaments

Des scientifiques ont découvert de nouveaux composés dans les bactéries de la mer Arctique qui pourraient combattre les infections résistantes aux antibiotiques et ouvrir la voie à des médicaments de nouvelle génération.

Le problème de la résistance aux antibiotiques et les nouvelles opportunités

Les antibiotiques sont à la base de la médecine moderne; sans eux, traiter les infections et pratiquer des interventions chirurgicales serait extrêmement risqué. Cependant, nous sommes confrontés chaque année à un problème croissant de résistance bactérienne aux antibiotiques, tandis que la découverte d'antibiotiques fondamentalement nouveaux accuse un retard considérable.

Explorer de nouveaux habitats

Il y a des raisons d'espérer: 70 % des antibiotiques autorisés proviennent d'actinobactéries vivant dans le sol, mais la plupart des habitats terrestres restent encore inexplorés. La recherche de nouveaux antibiotiques parmi les actinobactéries d'autres régions peu étudiées, comme la mer Arctique, est une stratégie prometteuse. Surtout si l'on découvre de nouvelles molécules qui ne tuent pas directement les bactéries, mais réduisent leur virulence (capacité à provoquer des maladies), ce qui rend plus difficile le développement de résistances et réduit le risque d'effets secondaires.

Des méthodes de criblage avancées révèlent de nouveaux composés

« Dans notre étude, nous avons utilisé le criblage haute sensibilité (FAS-HCS) et les tests de translocation Tir pour identifier spécifiquement les composés antivirulents et antibactériens présents dans des extraits d'actinobactéries », explique le Dr Päivi Tammela, professeur à l'Université d'Helsinki, en Finlande, et auteur principal de l'étude publiée dans la revue Frontiers in Microbiology. « Nous avons identifié deux composés distincts: un gros phospholipide qui inhibe la virulence des E. coli entéropathogènes (EPEC) sans affecter leur croissance, et un composé qui inhibe la croissance bactérienne, tous deux issus d'actinobactéries isolées de l'océan Arctique. »

Pour analyser les candidats médicaments, l'équipe a mis en œuvre un système de criblage automatisé conçu pour fonctionner avec des extraits microbiens complexes. Les chercheurs ont développé un nouvel ensemble de méthodes leur permettant de tester simultanément les effets antiviraux et antibactériens de centaines de composés inconnus. Ils ont choisi comme cible une souche d'EPEC responsable de diarrhées sévères chez les enfants de moins de cinq ans, notamment dans les pays en développement.

Découverte de composés antivirulents et antibactériens

Les composés étudiés ont été obtenus à partir de quatre espèces d'actinobactéries isolées d'invertébrés collectés dans la mer Arctique, au large du Svalbard, lors d'une expédition du navire de recherche norvégien Kronprinz Haakon en août 2020. Les bactéries ont ensuite été cultivées, les cellules extraites et leur contenu séparé en fractions. Chaque fraction a été testée in vitro pour détecter l'adhésion des EPEC aux cellules de carcinome colorectal.

Les chercheurs ont découvert deux composés jusqu'alors inconnus aux activités biologiques distinctes: l'un issu d'une souche inconnue (T091-5) du genre Rhodococcus et l'autre d'une souche inconnue (T160-2) du genre Kocuria. Le composé issu de la souche T091-5, identifié comme un gros phospholipide, a démontré un puissant effet antiviral en inhibant la formation de piédestals d'actine et la liaison des EPEC au récepteur Tir à la surface de la cellule hôte. Le composé issu de la souche T160-2 a montré de fortes propriétés antibactériennes, inhibant la croissance des bactéries EPEC.

Résultats prometteurs et prochaines étapes

Une analyse détaillée a montré que le phospholipide de la souche T091-5 n'inhibait pas la croissance bactérienne, ce qui en fait un candidat prometteur pour un traitement antiviral, car il réduit le risque de développement de résistance. Parallèlement, le composé de la souche T160-2 a inhibé la croissance bactérienne et sera étudié plus en détail comme nouvel antibiotique potentiel.

Des méthodes HPLC-HR-MS2 ont été utilisées pour isoler et identifier ces composés. Le poids moléculaire du phospholipide était d'environ 700 et il perturbait l'interaction entre les EPEC et les cellules hôtes. « Les prochaines étapes consistent à optimiser les conditions de culture pour la production de composés et à isoler des quantités suffisantes de chaque composé pour une caractérisation plus approfondie de leur structure et de leur activité biologique », a ajouté Tammela.