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Exploration du potentiel des éponges comme sources de bactéries antimicrobiennes

La découverte de nouveaux composés chimiques qui pourraient être utilisés dans les traitements contre le cancer et l'identification de bactéries à potentiel antimicrobien - voilà deux quêtes clés pour les pharmacologues. Aujourd’hui, les scientifiques se tournent vers les organismes marins pour voir ce qu'ils peuvent offrir.
Exploration du potentiel des éponges comme sources de bactéries antimicrobiennes
La résistance aux antibiotiques et les nouvelles méthodes de traitement des tumeurs cancéreuses sont deux défis majeurs auxquels sont confrontées différentes disciplines scientifiques. Alors que la chasse aux composés moléculaires dans les organismes environnants est lancée, les regards se tournent désormais vers la vie sous-marine.

Le projet BluePharmTrain de l'UE s'est concentré sur les éponges marines car elles hébergent les composés les plus riches détectés jusqu'ici dans les océans. De nombreuses molécules intéressantes ont été découvertes, mais, jusqu'à présent, aucun moyen approprié d'en acquérir des quantités significatives n'a été disponible.

Ce potentiel alléchant a été difficile à explorer, car il n'existe généralement même pas de matériel pour commencer les essais cliniques. L'objectif du projet était donc de surmonter ce goulot d'étranglement.

Des richesses pharmacologiques sous les vagues

Les éponges marines abritent des populations extrêmement diverses de microbes et détiennent le record du monde de la production d'une pléthore de molécules bioactives. Cependant, les études précédentes ciblées sur la croissance des éponges ou de leurs microbes associés pour la production de composés bioactifs afin de fournir du matériel biologique destiné aux essais cliniques, ont été largement infructueuses.

«Ce qui a rendu notre projet innovant, c'est que nous avons intégré des techniques révolutionnaires de séquençage de l'ADN,» explique le coordinateur du projet, le Dr Detmer Sipkema, basé à l'Université de Wageningen aux Pays-Bas.

Comme l'explique le Dr Sipkema, les récents développements conceptuels et technologiques en génomique, en transcriptomique et en protéomique («les omiques») ont changé la façon dont nous regardons les gènes, les espèces et les communautés. Ces innovations ont également un impact sur d'autres disciplines, comme l'écologie et la biotechnologie. Elles mettent en lumière les «vieux problèmes» et permettent aux chercheurs d'aller bien au-delà des limites précédentes.

BluePharmTrain a exploité ces approches innovantes pour avoir une meilleure idée des réponses physiologiques des éponges dans leurs environnements naturels, y compris leurs réponses aux stress comme les changements de températures. Le projet visait en particulier à étudier ce que sont actuellement les symbiotes bactériens non cultivables, dans le but de mettre au point des méthodes de culture adaptées à ces bactéries.

«Nous cherchions des bactéries libres qui hébergent des groupes de gènes les plus similaires à ceux détectés dans les éponges», explique le Dr Sipkema.

Trouver les éponges et les «fixer» pour les rendre stables était la partie la plus simple: l'équipe recueillait les éponges et les passait aux collègues qui se tenaient auprès d’eux avec un fixatif. L'ADN et l'ARN ont ensuite été extraits.

«Nous étions confrontés à des casse-têtes très complexes: comme si un nombre indéterminé de puzzles étaient mélangés ensemble», mais en utilisant un logiciel hautement sophistiqué, le Dr Sipkema et son équipe ont réussi à donner un sens à la plupart de ces données. «Cela nous a permis de mieux comprendre les génomes des bactéries symbiotiques les plus abondantes (qui sont les véritables producteurs de la majorité des molécules), et d'identifier l'hôte des groupes de gènes codant pour les molécules souhaitées.»

De nouveaux horizons pour les traitements pharmacologiques

La résolution de ces casse-têtes a permis à l’équipe du projet d'en savoir plus sur les caractéristiques du métabolisme de la bactérie. «Par exemple», dit le Dr Sipkema, «nous en savons maintenant plus sur les bactéries exactes responsables de la production de terpènes avec des thiocyanates (qui ont des propriétés antimicrobiennes).» L'équipe est également mieux renseignée sur ce qui pourrait être nécessaire pour isoler les glycoprotéines et les glycolipides présents dans d'abondants symbiotes d'éponges.

Grâce à l'analyse bio-informatique, les partenaires du projet ont réussi à retracer une bactérie vivant en liberté qui produit un composé très semblable au polythéonamide. Les polytheonamides sont des molécules hautement cytotoxiques produites, comme le projet l'a découvert, par des bactéries symbiotiques de l'éponge Theonella swinhoei. Les chercheurs ont réussi à modifier génétiquement cette bactérie libre de sorte que différentes molécules de type polythénonamide peuvent être produites, avec différentes caractéristiques pharmacologiques.

Les avantages du projet perdurent

Le Dr Sipkema est certain que la collaboration transfrontalière a ajouté une dimension positive à ses recherches. «Le réseau a vraiment fonctionné en équipe. Des partenariats très forts ont été mis en place pour effectuer des recherches que les partenaires n'auraient jamais pu réaliser seuls. Cela nous a aidés à aller plus vite et à dépenser l'argent de la recherche plus efficacement», dit-il.

«La collaboration construite tout au long de la vie du projet est toujours en cours et perdurera pendant un certain temps. Je voudrais capitaliser sur le réseau formé et aller de l'avant, tout en profitant du programme de formation mis en place et du grand esprit de collaboration», explique le Dr Sipkema.

Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

BluePharmTrain, pharmacologie, éponge marine, symbiose, cancer, antimicrobien, résistance aux antibiotiques, santé, bactéries