Au cours des dernières années, la résistance bactérienne aux antibiotiques est devenue un véritable problème, obligeant les chercheurs à identifier continuellement de nouvelles classes de molécules antibiotiques. C’est dans le sol de la forêt tropicale mexicaine qu’une équipe internationale de biologistes a fait une découverte inattendue : un nouvel agent antibiotique. Ses propriétés spécifiques pourraient non seulement permettre de contourner la résistance aux antibiotiques actuels, mais également avoir un grand intérêt en agriculture.

Connu sous le nom de phazolicine, ce composé auparavant inconnu a récemment été isolé dans les forêts tropicales de Los Tuxtlas, au Mexique ; il semble que le nouvel antibiotique puisse s’attaquer à plusieurs types de bactéries. « La résistance aux antibiotiques est un problème énorme tant en médecine qu’en agriculture, et la recherche continue de nouveaux antibiotiques est très importante, car ils peuvent constituer des pistes pour de futurs agents antibactériens » déclare Konstantin Severinov, biologiste moléculaire et biochimiste à l’Université Rutgers du Nouveau-Brunswick.

Trouvé dans les nodules des haricots sauvages (Phaseolus vulgaris), cet antibiotique inhabituel est produit par une bactérie du sol symbiotique qui fixe l’azote pour la plante et éloigne les micro-organismes nuisibles. La bactérie symbiotique en question appartient au genre bactérien Rhizobium, qui forme des nodules sur les racines des plants de haricot. Contrairement aux autres rhizobiums, cette bactérie produit également de la phazolicine. L’étude a été publiée dans la revue Nature Communications.

La phazolicine : un antibiotique s’attaquant aux ribosomes bactériens

La phazolicine est une classe de peptide produite dans le ribosome et fait partie d’un groupe diversifié de produits naturels ayant une variété d’utilisations biologiques que les scientifiques commencent seulement à découvrir. « Même avec des douzaines de génomes totalement séquencés, le nombre de produits naturels rhizobiens caractérisés à ce jour reste extrêmement faible comparé à des groupes aussi fructueux que les Actinobactéries ou les Entérobacteriales » déclarent les auteurs.

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Schéma montrant la manière dont la phazolicine (PHZ, jaune) se lie à la petite sous-unité (bleu pâle) des ribosomes bactériens pour neutraliser leur synthèse de protéines. Crédits : Dmitrii Y. Travin et al. 2019

En utilisant des analyses bioinformatiques, l’équipe a décidé de chercher des séquences de gènes susceptibles de produire des substances naturelles dans le génome bactérien ; et ils y ont trouvé la phazolicine. Les auteurs ont découvert que cet antibiotique pouvait non seulement attaquer un groupe divers de cellules bactériennes, mais aussi pénétrer dans la bactérie et se lier à ses ribosomes, neutralisant sa capacité à synthétiser des protéines — il s’agit seulement du deuxième peptide connu ayant cet effet.

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Structure peptidique de la phazolicine. Crédits : Dmitrii Y. Travin et al. 2019

« Cette diversité de modes d’action, sans précédent pour les peptides partageant des caractéristiques chimiques communes, fait de ces peptides ribosomaux un groupe d’intérêt particulier pour la recherche de nouveaux antibactériens » expliquent les auteurs.

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Une action probiotique d’intérêt pour l’agriculture

En plus de ses propriétés antibiotiques potentielles, les chercheurs pensent que le composé pourrait également être utilisé pour aider directement les plantes. « Nous espérons montrer que la bactérie peut être utilisée comme probiotique végétal, car la phazolicine empêchera d’autres bactéries potentiellement dangereuses de se multiplier dans le système racinaire de plantes d’importance agricole » indique Severinov.

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Image montrant la différence entre un plant de haricot sauvage sans la bactérie Rhizobium (gauche) et avec la bactérie (droite). Dans ce dernier cas, la plante développe des nodules contenant la bactérie ; celle-ci produit la phazolicine, qui neutralise les micro-organismes néfastes et permet à la plante de croître. Crédits : Dmitrii Travin

Comme pour un probiotique humain, un probiotique du sol nécessite de mélanger de « bonnes » bactéries à un engrais afin de protéger les légumineuses telles que les haricots, les pois, les pois chiches, les lentilles, les arachides et le soja contre les bactéries néfastes, leur permettant de se développer. Utilisé de cette manière, le nouveau peptide pourrait un jour aider à cultiver des aliments de manière plus durable, en augmentant le rendement en légumineuses et leur capacité à résister aux parasites.

Sources : Nature Communications

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