Les scientifiques ont découvert que la classe d’antifongiques la plus utilisée au monde provoque l’autodestruction des agents pathogènes. Les recherches menées par l’Université d’Exeter pourraient contribuer à améliorer les moyens de protéger la sécurité alimentaire et les vies humaines.
Les maladies fongiques sont responsables de la perte d’un quart des récoltes mondiales. Ils présentent également un risque pour les humains et peuvent être mortels pour les personnes dont le système immunitaire est affaibli.
Nos armes les plus puissantes contre les maladies fongiques des plantes sont les fongicides azolés. Ces produits chimiques représentent jusqu’à un quart du marché mondial des fongicides agricoles, soit une valeur de plus de 3,8 milliards de dollars par an. Les azoles antifongiques sont également largement utilisés comme traitement contre les champignons pathogènes qui peuvent être mortels pour l’homme, ce qui ajoute à leur importance dans notre tentative de contrôler les maladies fongiques.
Les azoles ciblent les enzymes de la cellule pathogène qui produisent des molécules semblables au cholestérol, appelées ergostérol. L’ergostérol est un composant important des biomembranes cellulaires. Les azoles épuisent l’ergostérol, ce qui entraîne la destruction de la cellule pathogène. Cependant, malgré l’importance des azoles, les scientifiques savent peu de choses sur la cause réelle de la mort des agents pathogènes.
Dans une nouvelle étude publié dans Communications naturelles, des scientifiques de l’Université d’Exeter ont découvert le mécanisme cellulaire par lequel les azoles tuent les champignons pathogènes. L’article s’intitule « Les azoles activent les voies de mort cellulaire programmées de type I et de type II chez les champignons pathogènes des cultures. » Les co-auteurs sont le Dr Martin Schuster et le Dr Sreedhar Kilaru de l’Université d’Exeter.
L’équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Gero Steinberg, a combiné des approches d’imagerie de cellules vivantes et de génétique moléculaire pour comprendre pourquoi l’inhibition de la synthèse de l’ergostérol entraîne la mort cellulaire chez le champignon pathogène des cultures Zymoseptoria tritic (Z. tritici). Ce champignon provoque la septoriose des feuilles du blé, une maladie grave dans les climats tempérés, dont on estime qu’elle entraîne des coûts de plus de 300 millions de dollars par an rien qu’au Royaume-Uni en raison de la perte de récolte et de la pulvérisation de fongicides.
L’équipe d’Exeter a observé des cellules vivantes de Z. tritici, les a traitées avec des azoles agricoles et a analysé la réponse cellulaire. Ils ont montré que l’idée précédemment acceptée selon laquelle les azoles tuent la cellule pathogène en provoquant une perforation de la membrane cellulaire externe ne s’applique pas. Au lieu de cela, ils ont découvert que la réduction de l’ergostérol induite par les azoles augmente l’activité des mitochondries cellulaires, la « centrale » de la cellule, nécessaire pour produire le carburant cellulaire qui pilote tous les processus métaboliques dans la cellule pathogène.
Bien que produire davantage de « carburant » ne soit pas nocif en soi, le processus conduit à la formation de sous-produits plus toxiques. Ces sous-produits déclenchent un programme « suicide » dans la cellule pathogène, appelé apoptose. En outre, des niveaux réduits d’ergostérol déclenchent également une deuxième voie « d’autodestruction », qui amène la cellule à manger ses propres noyaux et autres organites vitaux, un processus connu sous le nom de macroautophagie. Les auteurs montrent que les deux voies de mort cellulaire sous-tendent l’activité mortelle des azoles. Ils concluent que les azoles poussent l’agent pathogène fongique au « suicide » en déclenchant l’autodestruction.
Les auteurs ont découvert le même mécanisme pour tuer les cellules pathogènes chez les azoles du champignon de la pyriculariose du riz, Magnaporthe oryzae. La maladie provoquée par ce champignon tue jusqu’à 30 % du riz, une culture vivrière essentielle pour plus de 3,5 milliards de personnes dans le monde. L’équipe a également testé d’autres médicaments antifongiques cliniquement pertinents ciblant la biosynthèse de l’ergostérol, notamment la terbinafine, le tolfonate et le fluconazole. Tous ont déclenché les mêmes réponses dans la cellule pathogène, ce qui suggère que le suicide cellulaire est une conséquence générale des inhibiteurs de la biosynthèse de l’ergostérol.
L’auteur principal, le professeur Gero Steinberg, titulaire d’une chaire de biologie cellulaire et directeur du centre de bioimagerie de l’université d’Exeter, a déclaré : « Nos résultats réécrivent la compréhension commune de la façon dont les azoles tuent les agents pathogènes fongiques. Nous montrons que les azoles déclenchent le « suicide » cellulaire. programmes, qui entraînent l’autodestruction de l’agent pathogène. Cette réaction cellulaire se produit après deux jours de traitement, ce qui suggère que les cellules atteignent un « point de non-retour » après un certain temps d’exposition aux azoles. Malheureusement, cela donne au pathogène le temps de développer une résistance. contre les azoles, ce qui explique pourquoi la résistance aux azoles progresse chez les agents pathogènes fongiques, ce qui signifie qu’ils sont plus susceptibles de ne pas tuer la maladie dans les cultures et chez les humains.
« Nos travaux mettent en lumière l’activité de nos agents de contrôle chimiques les plus largement utilisés contre les agents pathogènes des cultures et des humains à travers le monde. Nous espérons que nos résultats s’avéreront utiles pour optimiser les stratégies de contrôle qui pourraient sauver des vies et garantir la sécurité alimentaire pour l’avenir. «
Plus d’information:
Les azoles activent les voies de mort cellulaire programmées de type I et de type II chez les champignons pathogènes des cultures, Communications naturelles (2024). www.nature.com/articles/s41467-024-48157-9