Bactérie persistante Comment les staphylocoques pénètrent dans l'organisme

Agents pathogènes courants: comment les staphylocoques s’accumulent dans le corps

Des chercheurs allemands ont décrypté le mécanisme physique par lequel un agent pathogène commun se lie à sa molécule cible dans le corps humain. Les nouvelles découvertes sont cruciales pour contrôler ces bactéries.

Lois de la physique

Les bactéries ont développé des stratégies sophistiquées pour s'établir et se multiplier chez leurs hôtes. Une étude publiée dans la revue "Science" montre le rôle joué par les lois de la physique. À l'aide de l'exemple des staphylocoques, l'équipe de recherche a étudié l'extraordinaire persistance mécanique des bactéries dans la liaison des protéines aux molécules cibles de leur hôte. Les scientifiques ont réussi à décoder le mécanisme physique par lequel l'agent pathogène se lie à la molécule cible. En outre, ils représentent le processus avec une précision des détails sans précédent.

Les chercheurs ont été en mesure de déchiffrer le mécanisme physique par lequel un agent pathogène commun se lie à sa cible dans le corps humain. Les nouvelles découvertes pourraient contribuer au développement de nouvelles thérapies. (Image: Alexander Raths / fotolia.com)

Les staphylocoques sont à l'origine de nombreuses maladies infectieuses

"Les staphylocoques sont à l'origine de nombreuses maladies infectieuses chez l'homme et chez l'animal. Ils peuvent provoquer à la fois des intoxications d'origine alimentaire et des maladies infectieuses ", explique l'Institut fédéral d'évaluation des risques (BfR) sur son site internet..

"Ils provoquent souvent des infections de plaies purulentes et d'autres infections purulentes chez l'homme." Par exemple, les bactéries sont souvent responsables de l'inflammation dans le nez.

Les staphylocoques peuvent également conduire au syndrome de choc toxique.

Les experts de la santé sont particulièrement préoccupés par les souches multirésistantes, telles que Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), souvent résistantes aux antibiotiques..

Des idées qui n'étaient pas possibles auparavant

Dans le cadre de la présente étude, Lukas Milles et le professeur Hermann Gaub de la faculté de physique de l'Université Ludwig-Maximilians (LMU) de Munich, en collaboration avec des chercheurs de l'université de l'Illinois (États-Unis), maîtrisent les forces physiques exercées entre une protéine d'adhésion d'agent pathogène et sa molécule cible humaine. Mesuré à la molécule unique in vitro au moyen d'une microscopie à balayage de force.

En outre, ils ont calculé l'interaction de tous les atomes impliqués dans un superordinateur particulièrement puissant, indique le communiqué..

"Ce changement de paradigme fournit des informations qui n'étaient pas possibles auparavant", a déclaré Gaub. Par exemple, sur le super-ordinateur Blue Waters dans l'Illinois, l'un des ordinateurs les plus puissants au monde avec 900 000 processeurs, des simulations parallèles de dynamique moléculaire ont été exécutées afin de décoder l'interaction complexe..

La force avec laquelle l'agent pathogène se lie à la molécule cible a surpris les chercheurs: "La force de liaison mécanique d'un complexe récepteur-ligand unique a atteint une force de plus de deux nanonewtons. C'est une stabilité extraordinaire comparable à la force des liaisons covalentes entre les atomes, les forces moléculaires les plus fortes que nous connaissons ", explique Gaub..

La bactérie utilise un mécanisme inhabituel

L’étude montre que la protéine d’adhésion de la bactérie, grâce à sa géométrie, intègre la molécule cible dans un réseau de liaison hydrogène dominé par le squelette peptidique plutôt que par ses chaînes latérales..

Sous la force d'innombrables petites interactions locales, ces liaisons sont rigidifiées en une géométrie coopérative de cisaillement, le principe physique sous-jacent étant appelé.

"Cette géométrie peut résister à des forces extrêmes car toutes les liaisons doivent être rompues en parallèle pour séparer la cible", explique Milles..

Une analogie simplifiée est celle de deux bandes Velcro difficiles à séparer lorsqu'elles sont tirées des extrémités opposées.

"La bactérie utilise un mécanisme inhabituel, mais il est très sophistiqué et lui confère des avantages décisifs", a déclaré Gaub..

Puisque le mécanisme est concentré sur le squelette peptidique, qui est similaire pour chaque protéine, la stabilité élevée peut être atteinte pour un large spectre de peptides cibles..

Ainsi, la force physique extrême du système est largement indépendante de la séquence et des propriétés biochimiques de la cible..

Fondations pour le développement de nouvelles thérapies

"Les bactéries malades adhèrent aux molécules cibles de leurs hôtes avec une persistance mécanique exceptionnelle", explique Gaub.

"Comprendre les mécanismes physiques qui sous-tendent cette adhésion obstinée au niveau moléculaire est essentiel pour lutter contre ces envahisseurs", a déclaré l'expert..

Ainsi, l’étude a jeté les bases du développement de nouvelles thérapies pour les infections à staphylocoques. (Ad)