Des scientifiques de l’UniversitĂ© ÎŰÎ۲ÝÝ®ĘÓƵ dĂ©couvrent comment certains microbes crĂ©ent des molĂ©cules d’importance vitale
Des scientifiques de l’UniversitĂ© ÎŰÎ۲ÝÝ®ĘÓƵ ont dĂ©couvert comment certains microbes crĂ©ent des mĂ©dicaments puissants comme les antibiotiques et les traitements contre le cancer.
Leurs constats surprenants pourraient transformer la manière dont les scientifiques approchent la dĂ©couverte de mĂ©dicaments et, par consĂ©quent, ouvrir la voie Ă la fabrication de mĂ©dicaments de nouvelle gĂ©nĂ©ration, explique Martin Schmeing, chercheur principal et professeur au DĂ©partement de biochimie de l’UniversitĂ© ÎŰÎ۲ÝÝ®ĘÓƵ et au Centre de recherche en biologie structurale.
Martin Schmeing et son équipe ont étudié les protéines spéciales connues sous le nom d’enzymes de synthèse des peptides non ribosomiques, et qui agissent comme de minuscules machines au sein des cellules. Ces « machines » construisent des molécules en reliant de plus petites molécules : les acides aminés. Malgré des décennies de recherche, les scientifiques n’avaient pas réussi à comprendre comment ces microbes agissaient pour former des médicaments d’importance vitale.
Pour comprendre ce procédé, les scientifiques ont utilisé des outils de pointe permettant de prendre des photos 3D détaillées des « machines » à deux reprises : avant et après la liaison des acides aminés. Pour y parvenir, ils ont dû séparer les « machines » afin d’obtenir de meilleures « poses » pour les photos, puis les remettre ensemble.
« Prendre des photos 3D de ces enzymes énormes, c’était comme résoudre un casse-tête composé de molécules », ajoute Angelos Pistofidis, auteur principal et doctorant.
« Cette étude nous aura demandé des années de persévérance et causé de nombreux revers, mais les résultats en ont valu la peine. Pour la toute première fois, nous avons une preuve irréfutable du fonctionnement de ces enzymes, et leur mécanisme s’avère radicalement différent de ce qu’on avait imaginé jusqu’à présent », affirme Martin Schmeing.
« Notre travail permet de démystifier ce formidable mécanisme naturel. Nous avons enfin découvert comment ces machines microbiennes assemblent différents éléments pour former ces composés salvateurs. Cette prouesse, qui a demandé plusieurs décennies de travail, est le fruit d’un effort collectif mené avec nos partenaires de l’UCLA. »
« En fait, les microbes “se livrent à une course aux armements”, et nous venons de percer le mystère de l’étape cruciale leur permettant de fabriquer ces armes », explique Martin Schmeing.
Il dit qu’à l’origine, les scientifiques pensaient que le procédé impliquait une catalyse basique générale. Ils savent maintenant que le procédé s’effectue grâce à une stabilisation électrostatique dans le cadre d’une réaction concertée.
La prochaine génération de médicaments
La découverte pourrait avoir des retombées considérables sur l’avenir de la médecine. En analysant plus en détail le fonctionnement de ces enzymes, on pourrait explorer de nouvelles avenues pour fabriquer des médicaments de nouvelle génération.
« Cette découverte ouvre un monde de possibilités, se réjouit Martin Schmeing. Ces machines microbiennes nous offrent déjà une mine de traitements. En en comprenant les mécanismes, nous pourrions nous-même les concevoir pour créer de nouveaux médicaments personnalisés. » Les scientifiques affirment que leur étude constitue une avancée majeure. Ils pourraient faire de ces machines un outil de référence pour la découverte de nouveaux médicaments.
Leurs conclusions permettent de tracer une nouvelle feuille de route pour l’étude d’autres systèmes biologiques complexes.
« Les méthodes novatrices que nous avons élaborées pour étudier ces enzymes pourraient nous permettre de comprendre des machines moléculaires similaires encore méconnues, lesquelles fabriquent aussi des médicaments ou remplissent d’autres fonctions », ajoute Angelos Pistofidis.
« Les connaissances fondamentales sont importantes, soutient Martin Schmeing. Et parfois, résoudre les énigmes que nous pose la nature permet d’ouvrir des portes dont nous ignorions même l’existence. »
Martin Schmeing et son équipe n’en ont pas fini avec leurs recherches. « Bien que cette étude mette en lumière l’étape principale de la synthèse de ces antibiotiques, nous avons encore beaucoup à apprendre des prochaines photos 3D de ces élégantes machines microbiennes. »
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L’article « Structures and mechanism of condensation in nonribosomal peptide synthesis », par Angelos Pistofidis, Pengchen Ma, Zihao Li, Kim Munro, Ken Houk, Martin Schmeing et leurs collaborateurs de l’Université de la Californie à Los Angeles (UCLA), a été publié dans Nature. Cette étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada et le Fonds de recherche du Québec – Santé.