Des scientifiques du riz montrent que les perceuses à l’échelle nanométrique activées par la lumière peuvent tuer les champignons pathogènes


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  • Cette infection tenace du pied d’athlète qu’environ 70 % des personnes contractent à un moment donné de leur vie pourrait devenir beaucoup plus facile à éliminer grâce aux perceuses à l’échelle nanométrique activées par la lumière visible.

    Prouvées efficaces contre les bactéries infectieuses résistantes aux antibiotiques et les cellules cancéreuses, les machines moléculaires développées par le chimiste de l’Université Rice James Tour et ses collaborateurs sont tout aussi efficaces pour lutter contre les champignons infectieux, selon une nouvelle étude publiée dans Advanced Science.

    Basées sur les travaux du lauréat du prix Nobel Bernard Feringa, les machines moléculaires du groupe Tour sont des composés à l’échelle nanométrique dont la chaîne d’atomes en forme de palette se déplace dans une seule direction lorsqu’elle est exposée à la lumière visible. Cela provoque un mouvement de forage qui permet aux machines de percer la surface des cellules, les tuant.

    “Le Dr Tour a posé la question de savoir s’ils peuvent également tuer les champignons, ce qui n’avait jamais été exploré auparavant”, a déclaré la co-auteure principale Ana Santos, une ancienne élève de Rice qui est actuellement boursière postdoctorale mondiale Marie Curie à la Fundación Instituto de Investigación Sanitaria Islas. Baléares en Espagne. “Notre étude est la première à montrer qu’en effet, ces molécules peuvent aussi être efficaces contre les champignons.”

    Les infections fongiques constituent une menace particulière pour les patients dont le système immunitaire est affaibli, tels que les patients cancéreux et les receveurs de greffe. Le coût du traitement des infections bactériennes aux États-Unis seulement est estimé à plus de 7 milliards de dollars par an.

    Le COVID-19 a aggravé les choses. Les immunosuppresseurs ont été largement utilisés au début de la pandémie pour réduire le risque de lésions organiques à long terme causées par un système immunitaire hyperactif en réponse au virus, une tactique qui a permis aux infections fongiques de proliférer.

    « Au lendemain de cette première vague de la pandémie, les médecins ont commencé à constater une augmentation des cas de mucormycose, ou « champignon noir », une infection fongique normalement rare qui provoque une maladie semblable à la pneumonie, en raison de la surutilisation de médicaments immunosuppresseurs. “, a déclaré Santos. “Nous voulons développer un moyen de lutter contre les infections fongiques qui ne taxent pas davantage un système immunitaire affaibli, et nous espérons que ces machines moléculaires pourraient être un moyen de le faire.”

    Santos a déclaré que la surutilisation des antifongiques dans l’agriculture contribue également à la résistance chez l’homme.

    “Il s’agit d’un phénomène émergent que nous commençons tout juste à comprendre”, a-t-elle déclaré. “Les antifongiques sont utilisés en agriculture pour lutter contre les dommages causés aux cultures par une infestation fongique. Cependant, la plupart des médicaments antifongiques utilisés en agriculture sont également utilisés chez l’homme. Par conséquent, une utilisation excessive d’antifongiques peut entraîner une résistance non seulement chez les champignons qui causent maladies des plantes mais aussi d’autres champignons, y compris ceux qui peuvent être nocifs pour l’homme. »

    Contrairement à la plupart des antifongiques, le développement d’une résistance aux forets nanométriques activés par la lumière visible n’a pas été détecté. Tournant à 2-3 millions de fois par seconde, leurs rotors provoquent la désintégration des cellules fongiques en perturbant leur métabolisme.

    “Il n’y a que quelques classes d’antifongiques en usage clinique”, a déclaré Santos. “Ces antifongiques conventionnels utilisent généralement l’un des quelques mécanismes d’action différents, notamment l’inhibition de la synthèse de la paroi cellulaire fongique, le ciblage de la membrane cellulaire fongique ou l’inhibition de la production d’ergostérol, qui est un composant essentiel pour la structure normale de la membrane cellulaire fongique.

    “Nos molécules diffèrent des antifongiques conventionnels en ce sens qu’elles ciblent spécifiquement ce que nous appelons les centrales électriques de la cellule, c’est-à-dire les mitochondries”, a-t-elle poursuivi. Les mitochondries sont responsables de la production d’adénosine triphosphate, ou ATP, qui pilote le métabolisme cellulaire.

    “En ciblant les mitochondries, nos molécules perturbent le métabolisme de la cellule, entraînant un déséquilibre énergétique global qui conduit à un flux incontrôlé d’eau et d’ions tels que le calcium dans la cellule, provoquant finalement l’explosion de la cellule”, a expliqué Santos.

    Tour est professeur de chimie TT et WF Chao et professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie. Jacob L. Beckham, étudiant diplômé de Rice, est l’un des principaux co-auteurs de l’étude avec Santos.

    Le programme Horizon 2020 de l’Union européenne (843116), le National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, le Discovery Institute, la Robert A. Welch Foundation (C-2017-20190330) et le DEVCOM Army Research Laboratory (W911NF-19-2-0269 , W911NF-18-2-0234) a soutenu la recherche.

    mm

    La Rédaction

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