Les bactéries résistantes aux antibiotiques rendent de plus en plus difficile la lutte contre de nombreuses infections. Et les types de bactéries classées comme « Gram-négatives » – qui font référence à la méthode de coloration de Gram utilisée pour différencier les bactéries – sont particulièrement difficiles à combattre car elles ont une couche protectrice supplémentaire de leur paroi cellulaire.
Les chercheurs de Yale ont maintenant découvert un élément clé du processus qui génère cette couche protectrice, une découverte qui pourrait aider à révéler des vulnérabilités qui pourraient être ciblées par de nouveaux antibiotiques.
Leurs conclusions sont publiées dans Communication Nature.
Une partie essentielle de cette couche de membrane externe protectrice est une molécule appelée lipopolysaccharide (LPS), selon des recherches antérieures. Pour survivre, les cellules bactériennes ont besoin d’une certaine quantité de LPS – trop ou trop peu tue la cellule. Mais la façon dont les cellules bactériennes déterminent la bonne quantité reste incertaine.
« Comment les bactéries décident-elles de produire suffisamment de LPS pour les protéger, mais pas au point de les tuer ? » a déclaré Wei Mi, professeur adjoint de pharmacologie et auteur principal de la nouvelle étude.
Pour répondre à cette question, lui et son associé postdoctoral Sheng Shu se sont tournés vers E. coli.
Grâce à une série d’expériences, ils ont pu découvrir une partie importante du processus de régulation du LPS chez E. coli. Il s’agit d’une protéine qui se trouve dans la partie interne de la membrane cellulaire et agit comme un « capteur » de LPS. Lorsque la cellule a besoin de plus de LPS, comme lorsqu’elle grandit et doit construire sa membrane externe, la protéine capteur le détecte et, avec l’aide de quelques autres molécules, permet à la production de LPS de se poursuivre. Le LPS est ensuite expédié vers la membrane externe où il est nécessaire.
Mais lorsque la croissance cellulaire ralentit et que le LPS n’est pas nécessaire dans les mêmes quantités, le LPS commence à s’accumuler dans la membrane interne où il se fixe ensuite à la protéine du capteur, faisant tomber une autre molécule dans le processus. Cette molécule nouvellement libérée stimule alors la dégradation de l’enzyme qui initie la production de LPS, ce qui ralentit finalement la production de LPS.
Le résultat est une régulation stricte du LPS qui est essentielle pour maintenir les cellules d’E. coli en vie. Interrompre cette réglementation, a déclaré Mi, serait un moyen efficace de tuer les bactéries.
« Comprendre ce mécanisme », a-t-il dit, « signifie que nous pouvons trouver plus de moyens de développer de nouveaux antibiotiques ».
Sheng Shu et al, Mécanismes régulateurs de la synthèse des lipopolysaccharides chez Escherichia coli, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-32277-1