Un nouvel outil révèle un mécanisme “élégant” responsable de la tolérance aux antibiotiques chez le staphylocoque doré

Les 500 mécanismes découverts par le nouvel outil étaient basés sur l’ARNm de S. aureus. Servant normalement simplement d’instructions pour fabriquer des protéines, ces ARNm nouvellement révélés contrôlaient d’autres gènes dans S. aureus par des interactions directes – régulant les informations génétiques et la tolérance aux antibiotiques de la bactérie.

Parmi ces ARN trouvés se trouvait un mécanisme qui épaissit la paroi cellulaire de la bactérie – un changement couramment observé dans les souches cliniques de SARM qui sont tolérantes aux antibiotiques de dernière ligne – identifiant potentiellement de nouvelles cibles pour le traitement antibiotique. Leurs travaux ont été publiés dans Communication Nature.

“Avant notre étude, seuls trois autres ARNm régulaient l’ARN bactérien”, déclare le professeur agrégé Jai Tree, co-auteur. “C’est relativement rare. Mais regarder nos données CLASH a été la vraie surprise. Nous avons constaté qu’en Staphylococcus aureusil y avait des preuves d’interactions de 543 ARNm régulateurs.”

“Il s’agit d’un changement par rapport à notre compréhension actuelle de la régulation des gènes chez les bactéries.”

Ce système d’adaptation en S. aureus est resté non détecté en raison d’un manque d’outils pour capturer largement les interactions ARN. Chez d’autres bactéries pathogènes, les techniques apparentées reposent sur la présence de protéines particulières, des protéines qui ne semblent pas fonctionner dans S. aureus.

Si l’ARNm peut être comparé aux pages copiées d’un livre de recettes, les ARNm régulateurs dans S. aureus ont évité le chef et ont commencé à dicter le rythme et la production de leurs propres repas.

“Lorsqu’un gène (ADN) est transcrit en ARN, un peu de séquence supplémentaire est transcrite de chaque côté – comme les aglets d’un lacet de chaussure – on les appelle les” régions non traduites “ou UTR”, explique A / Prof Tree . “Ce sont ces UTR d’ARNm dans S. aureus qui jouent un rôle régulateur.

“Et là où un UTR typique a une longueur de 40 à 50 bases, nous avons constaté qu’environ un tiers des UTR dans S. aureus sont longs de 100 bases — ce qui est long. Cela ajoute probablement une toute nouvelle couche de régulation des gènes.”

La souche particulière de S. aureus utilisé dans cette étude provient d’un patient atteint de septicémie à SARM qui a été traité pendant 42 jours avec notre «dernière ligne de défense» et l’antibiotique le plus efficace : la vancomycine. Depuis S. aureus ne pas acquérir de tolérance à la vancmycine de manière étrangère à d’autres S. aureus mais la faisant évoluer à travers une série de mutations, les chercheurs ont analysé cette souche à l’aide de CLASH pour comprendre comment elle devenait tolérante à la vancomycine.

“L’un des UTR d’ARNm que nous avons découvert était un ARN régulateur qui favorise une enzyme impliquée dans l’épaississement de la paroi cellulaire. C’est cet épaississement qui est compatible avec la tolérance à la vancomycine. S. aureus,” dit A/Prof Tree.

“Nous avons trouvé des preuves de plus de 500 interactions ARNm-ARNm se produisant dans S. aureus — informations découvertes par CLASH qui nous permettent d’attribuer des fonctions à de nombreux ARN régulateurs dans S. aureus – souvent pour la première fois.

“Le ‘superbug’, multi-résistant aux médicaments Staphylococcus aureusest un problème majeur dans les milieux de soins de santé et communautaires », explique le professeur adjoint Tree. « Les options de traitement de la septicémie à SARM – des infections qui pénètrent dans le sang – se limitent aux antibiotiques de dernière intention, et le traitement de choix est la vancomycine. .

“La vancomycine est un antibiotique qui bloque l’assemblage d’une nouvelle paroi cellulaire dans S. aureus. Si la bactérie ne peut pas fabriquer une nouvelle paroi cellulaire lors de la division, elle explose. Ceux S. aureus tolérantes à la vancomycine ont des parois cellulaires plus épaisses, limitant probablement l’antibiotique au site de synthèse de la paroi cellulaire.”

En révélant un des mécanismes de tolérance à la vancomycine chez S. aureus, la ligne de défense autrefois cachée est rendue visible pour nos résistants offensifs et “resensibilisants” S. aureus de nouveau à la vancomycine.

“Il y a eu un regain d’intérêt pour l’utilisation d’un” ARN antisens “qui peut être délivré dans la cellule bactérienne, pénétrant la paroi cellulaire et liant les ARN dans la cellule. De cette façon, nous pourrions être en mesure de co-administrer un ARN antisens avec de la vancomycine – – l’ARN antisens rendrait le SARM sensible et la vancomycine tuerait la cellule », explique A/Prof Tree.

Alors que les fonctions de certains ARNm dans S. aureus ont été attribuées, il reste beaucoup de travail à faire – surtout compte tenu des mécanismes variés derrière la tolérance à la vancomycine S. aureus.

“Les prochaines étapes consistent à comprendre si [the regulatory RNA we’ve already isolated] est nécessaire pour un large éventail d’autres souches cliniques de tolérantes à la vancomycine S. aureus. Ce sont des isolats génétiquement hétérogènes et l’une des difficultés a été la multitude de méthodes pour devenir tolérant à la vancomycine.

“Nous aimerions donc comprendre si le ciblage de l’ARN régulateur serait une approche utile pour de nombreuses souches différentes tolérantes à la vancomycine. Bien que nous ne sachions pas exactement ce que font tous les ARNm, notre prochaine étape consiste à identifier ceux qui sont vraiment importants.”