Des chimistes développent un nouvel outil pour déchiffrer les infections bactériennes en temps réel

Les bactéries pathogènes, bien qu’elles ne soient qu’une centaine, menacent lourdement la santé humaine partout dans le monde. Par exemple, Mycobacterium tuberculosis l’infection provoque la tuberculose, qui entraîne plus d’un million de décès chaque année. C’était la maladie infectieuse la plus meurtrière au monde jusqu’à ce qu’elle soit dépassée par le COVID-19. Malgré des traitements antibiotiques efficaces, la tuberculose multirésistante est devenue un problème croissant dans le monde. Par conséquent, une compréhension plus complète de la façon dont les bactéries infectent leur hôte humain est essentielle au développement de nouveaux médicaments et thérapies.

Lorsque les bactéries rencontrent leur hôte (par exemple, des cellules humaines), elles envoient des « assassins » (protéines du facteur de virulence) qui « détournent » d’importants acteurs protéiques de l’hôte pour semer le chaos lors d’une invasion. Par conséquent, l’étude des facteurs de virulence que les bactéries sécrètent et des protéines hôtes ciblées est cruciale pour la compréhension des infections bactériennes. Cependant, il peut être extrêmement difficile d’identifier ces acteurs clés parmi les « rues bondées » (matrice cellulaire hôte excessive).

Pour relever ce défi, le groupe du professeur Li a conçu un acide aminé non naturel multifonctionnel appelé photo-ANA qui marque uniquement les protéines des bactéries modifiées mais pas l’hôte pendant l’infection. À l’aide de sa poignée alcyne, photo-ANA peut se conjuguer avec la fluorescence ou la biotine via une réaction chimique primée par le prix Nobel (« chimie du clic »), qui permet la visualisation et l’enrichissement des protéines bactériennes marquées à partir de l’environnement hôte complexe. Ainsi, Photo-ANA sert d ‘«agent d’infiltration» pour recueillir des renseignements et étiqueter tous les «assassins» envoyés par la bactérie. Plus important encore, la photo-ANA porte également un groupe diazirine qui peut “menotter” les protéines de virulence bactériennes à leurs protéines cibles hôtes lors d’une exposition à la lumière ultraviolette (UV) – les prenant sur le fait.

À l’aide de photo-ANA, le groupe du professeur Li a dressé un profil complet de l’adaptation de Salmonellebactérie pouvant provoquer une diarrhée sévère, à l’environnement de l’hôte et a révélé l’interaction étendue entre Salmonelle et l’hôte au cours des différentes étapes de l’infection, ce qui a permis d’identifier les interactions connues et certaines interactions nouvellement découvertes. De plus, l’approche basée sur la photo-ANA peut être facilement appliquée à d’autres bactéries pathogènes et même à d’autres agents pathogènes tels que les champignons.

Grâce à ce nouvel outil chimique, les scientifiques peuvent désormais étudier l’activité des bactéries à l’intérieur de l’hôte en temps réel. À l’avenir, cet outil pourrait nous aider à déchiffrer les interactions cachées des bactéries mortelles avec l’hôte et les mécanismes des superbactéries multirésistantes, ce qui approfondira notre compréhension des maladies infectieuses et inspirera de nouveaux traitements.